[发明专利]一种基于单差滤波的变形监测GNSS信号多路径改正方法

权利要求书

1.一种基于单差滤波的变形监测GNSS信号多路径改正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用站间单差观测模型，通过增加初始历元参考星模糊度基准，分别估计各频段站间单差伪距接收机钟差值及各频段站间单差载波接收机钟差值，使得各频段伪距接收机钟差吸收接收机硬件延迟偏差项，各频段载波接收机钟差吸收载波接收机偏差项，恢复载波单差观测值中待估参数的单差模糊度整数特性；

步骤2，建立站间单差卡尔曼滤波模型，将步骤1得到的伪距单差观测值和载波单差观测值代入单差卡尔曼滤波模型中实时估计监测站坐标位置、接收机各频段钟差及卫星单差模糊度，固定模糊度以获得稳定固定坐标结果及伪距观测残差、载波观测残差；

步骤3，采用快速傅里叶变换及小波降噪对载波观测残差、伪距观测残差进行分析及提取，分别分离其对应的离散多路径、反射多路径及观测噪声，结合卫星入射高度角及方位角，建立其对应的伪距多路径空间改正图、载波多路径空间改正图，并用于之后各天的数据处理中；

步骤4，利用第一天伪距多路径空间改正图、载波多路径空间改正图，实时计算卫星方位角和高度角，匹配相应的各频段伪距多路径观测值及载波多路径观测值，并修正到相应卫星的单差观测值中，将修正后的单差观测值代入步骤2建立的站间单差卡尔曼滤波模型中固定模糊度，以获取稳定固定坐标解及修正的载波观测残差和伪距观测残差；

步骤5，在变形监测应用中，外界观测环境不发生剧烈变化的情况下，根据以上结果不断更新伪距多路径空间改正图和载波多路径空间改正图，获得高可靠性实时单历元变形监测结果以评估监测物结构健康状况。

2.根据权利要求1所述的基于单差滤波的变形监测GNSS信号多路径改正方法，其特征在于：所述步骤1中单差观测模型的附加基准增加方法，包括以下步骤：

步骤11，假设接收机k在i历元接收到卫星s载波伪距观测信号，则载波观测方程、伪距观测方程分别表示为：

其中，分别为第j个频率上的原始伪距观测值和原始载波观测值；为站星距，δt_k和δt^s分别是接收机与卫星的钟差值；和是倾斜方向的对流层、电离层延迟值，f₁²表示载波Φ1的频率的平方，表示在频段j下载波观测值的频率的平方；为接收机伪距偏差，为卫星的伪距偏差，为接收机载波相位偏差，为卫星载波相位偏差，为伪距多路径效应影响值，为载波多路径效应影响值；λ_j是载波波长，N_j为整周模糊度，c为光速，是伪距观测噪声，是载波观测噪声；

步骤12，将步骤11中获得的原始伪距观测值和原始载波观测值组成站间单差观测值；

步骤13，将初始历元第一颗卫星的单差模糊度定义为基准模糊度同时伪距接收机钟差吸收接收机间伪距偏差项，载波接收机钟差吸收接收机间载波偏差项，使得伪距单差观测值和载波单差观测值中的待估参数恢复单差模糊度整数特性。

3.根据权利要求2所述的基于单差滤波的变形监测GNSS信号多路径改正方法，其特征在于：在步骤12中，对于短基线，其单差观测值表示为：

其中，表示伪距单差观测值，表示单差站星距，Δk表示站间单差，c为光速，Δδt_Δk为真实站间单差接收机钟差值，为站间单差接收机伪距硬件延迟，表示s卫星在频段j下多路径空间改正图中对应的伪距多路径改正值，表示s卫星在频段j下对应的伪距噪声，表示载波单差观测值，为站间单差接收机载波偏差，λ_j为频段j的载波波长，为实际s卫星载波模糊度，表示s卫星在频段j下多路径空间改正图中对应的载波多路径改正值，表示s卫星在频段j下对应的载波噪声。