[发明专利]一种基于GNSS双天线的高铁桥墩变形监测的方法与装置

权利要求书

1.一种基于GNSS双天线的高铁桥墩变形监测的方法，其特征在于，将GNSS主天线和GNSS从天线分别安装在固定长度钢板的两端，并通过馈线分别与GNSS主接收机和GNSS从接收机相连接，并将钢板安装在高铁桥墩上；GNSS主天线和GNSS从天线在下面简称为主天线和从天线；GNSS基准站通过通讯链路向GNSS双天线发送差分改正数据，GNSS双天线接收差分改正数据并进行差分定位，并以此来监测高铁桥墩的步骤具体如下：

步骤1、获取主天线R₁和从天线R₂的初始坐标(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)，并确定主从天线之间的基线矢量x₁、y₁、z₁分别为主天线R₁在WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的初始坐标，x₂、y₂、z₂分别为从天线R₂在WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的初始坐标；

步骤2、选择参考卫星：主天线R₁和从天线R₂均观测到的卫星记为SC，仅主天线R₁观测到的卫星记为SM，仅从天线R₂观测到的卫星记为SA；如果SC的数目≥2颗，则选择其中高度角最大的卫星作为参考卫星；如果SC的数目仅为1颗，则该卫星作为参考星；如果SC为0，则选择主天线R₁观测到的卫星中高度角最大的卫星作为参考卫星；

步骤3、建立主天线R₁观测方程：根据主天线R₁观测到伪距和载波卫星观测值，与GNSS基准站B进行站间星间二次差分，建立主天线R₁观测方程；

步骤4、利用主天线R₁和从天线R₂的初始坐标及其基线矢量作为约束条件，将从天线R₂的伪距和载波相位观测值转换到主天线R₁的相位中心；若主天线R₁和从天线R₂均观测到的卫星SC＝0颗时，则双天线RTK等效于两个RTK；

步骤5、观测方程线性化：主天线R₁和从天线R₂的近似坐标分别为将观测方程线性化，得到v＝Hx-l,W，v为观测值残差向量，H为系数矩阵，x为包括接收机坐标增量和载波双差模糊度的状态向量，l为观测值减去计算量，W为观测方程中模糊度未固定时的权阵，分别为主天线R₁在WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的近似坐标，分别为从天线R₂在WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的近似坐标；

步骤6、利用最小二乘算法进对步骤5进行求解，得到浮点解将模糊度参数的浮点解及其协方差阵代入LAMBDA算法，并判断是否大于阈值，上标T为转置，ratio为评价模糊度是否固定的指标，分别为由备选模糊度所得到次最小单位权方差和最小单位权方差；

步骤7、求解主天线R₁和从天线R₂的瞬时坐标：若ratio阈值，则求得主天线R₁坐标增量的浮点解并得到主天线R₁的瞬时坐标；根据主从天线之间的基线矢量得从天线R₂的瞬时坐标，分别为WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的坐标增量；若ratio≥阈值时，得到模糊度固定解，并回代线性中，得v_f＝H_fx_f-l_f,W_f利用最小二乘算法进行求解，得到固定解并得到主天线R₁的瞬时坐标，再根据主从天线之间的基线矢量得从天线R₂的瞬时坐标，v_f为观测值残差向量，H_f为系数矩阵，x_f为只包含接收机坐标增量的状态向量，l_f为观测值减去计算量，W_f为观测方程中模糊度已固定时的权阵；

步骤8、求解主天线R₁变形量：根据主天线R₁初始坐标分别为(x₁,y₁,z₁)和主天线R₁的瞬时坐标(X₁,Y₁,Z₁)，得到主天线R₁的变形量(dx₁,dy₁,dz₁)，x₁、y₁、z₁分别为主天线R₁在WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的初始坐标，X₁、Y₁ Z₁分别为主天线R₁在WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的瞬时坐标，dx₁ dy₁、dz₁分别为主天线R₁在WGS84坐标系下X轴、Y轴、Z轴上的变形量。