[发明专利]一种基于模糊置信度滤波的北斗变形监测定位方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航定位领域，具体地说是一种基于模糊置信度滤波的北斗变形监测定位方法。

背景技术

北斗变形监测是指利用北斗导航卫星“静态相对定位技术”获取监测点高精度坐标(毫米级)，从而分析判断大坝、桥梁、地基等的位移或沉降，具有重要的应用价值。

目前，采用导航卫星(GPS、GLONASS、北斗)技术进行大地变形监测时，均采用“静态相对定位方法”。该方法认为监测站静止不动，通过采集长时间的、大量的卫星观测数据，应用最小二乘平差原理求解基准站和监测站之间的基线矢量。因为拥有大量的卫星观测数据，所以可以通过迭代计算逐步求精，解算出高精度的基线矢量，从而得到“毫米级”的定位结果，进而可以对缓慢变形的对象(大坝、桥梁、地基等)进行长期监测。

如图1所示，传统的静态相对定位方法是利用一个较长时段的所有卫星观测数据，以后处理的方式计算出定位结果L。由于在这个时段内卫星空间分布会变化，天气也会变化，因此接收到卫星数据质量是变化的，有些子时段卫星数据质量好，有些子时段卫星数据质量一般或者差。传统方法并不区分这种数据质量的差异性，笼统地利用所有卫星数据计算定位结果，从而导致了定位结果误差增大，难以满足高精度应用需求。

发明内容

本发明是为克服上述现有技术的不足之处，提出了一种基于模糊置信度滤波的北斗变形监测定位方法，以期能提高定位结果的精度，特别是在监测时段内天气变化的情况下定位精度优势显著。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于模糊置信度滤波的北斗变形监测定位方法，是应用于由北斗导航卫星、基准站和流动站组成的监测环境中；所述基准站接收所述北斗导航卫星发送的基准站卫星历元数据并发送给流动站；所述流动站接收所述北斗导航卫星发送的流动站卫星历元数据和所述基准站发送的基准站卫星历元数据并进行差分处理，获得差分定位数据，记为X；其特点是，所述北斗变形监测定位方法按如下步骤进行：

步骤1、对所述流动站的差分定位数据X按照时间段进行分割，获得N个子时间段的差分定位数据，记为X＝{X₁,X₂,…,X_n,…,X_N}；X_n表示流动站的差分定位数据X中第n个子时间段的差分定位数据；1≤n≤N；

步骤2、对所述N个子时间段的差分定位数据X分别采用静态相对定位算法进行计算，获得N个定位结果，记为L＝{L₁,L₂,…,L_n,…,L_N}；L_n表示流动站第n个子时间段的差分定位数据x_n的定位结果；

步骤3、离线建立置信度的参数矩阵S_m×3；

流动站的定位结果的可信程度主要受三个参数的影响，它们可计算如下：

步骤3.1、利用式(1)获得第n个子时间段的定位结果L_n的几何精度因子平均值

式(1)中，表示流动站第n个子时间段的定位结果L_n的水平分量精度因子平均值；表示流动站第n个子时间段的定位结果L_n的垂直分量精度因子平均值；表示流动站第n个子时间段的定位结果L_n的钟差精度因子平均值；

步骤3.2、利用式(2)获得第n个子时间段的定位结果L_n的高空大气误差平均值

式(2)中，表示流动站第n个子时间段的定位结果L_n的电离层误差平均值；表示流动站第n个子时间段的定位结果L_n的对流层误差平均值；

步骤3.3、统计流动站第n个子时间段内的卫星历元数量N_n；

步骤3.4、定义置信度T∈{1,2,…,j,…,m}表示定位结果的可信程度，其中m是正整数；定义置信度的参数向量为S＝{S₁,S₂,…,S_j,…,S_m}；S_j表示置信度T＝j所对应的参数向量；并有表示几何精度因子参数值，通过式(3)计算得到；表示高空大气误差参数值，通过式(4)计算得到；表示卫星历元数量参数值，通过式(5)计算得到。