[发明专利]加速度计辅助GNSS实时提取高铁桥梁动态挠度的方法

权利要求书

1.一种加速度计辅助GNSS实时提取高铁桥梁动态挠度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10，通过高铁大桥上设置的GNSS接收机采集GNSS伪距观测值、载波相位观测值和多普勒观测值；利用加速度计传感器采集加速度观测值；

S20，根据所述GNSS伪距观测值、载波相位观测值计算挠度位移序列；

S30，获取每个广播卫星历播发时刻的卫星角速度，根据每个广播卫星历播发时刻的卫星角速度计算每个广播卫星的重复周期相对于重复周期整天数的时间偏移量；

S40，构建双差残差序列，基于零均值假设，利用双差残差重构单差残差序列；

S50，采用卡尔曼滤波-RTSS模型，提取单差残差序列中的多路径误差模型，根据计算的时间偏移量，对二期GNSS监测数据进行多路径误差改正，得到GNSS位移序列；

S60，通过对重构加速度位移序列和GNSS位移序列进行相关性分析，提取GNSS位移序列中的低频位移序列分量，将低频位移分量和加速度位移进行重构，得到整体动态位移序列。

2.根据权利要求1所述的加速度计辅助GNSS实时提取高铁桥梁动态挠度的方法，其特征在于，所述根据所述GNSS伪距观测值、载波相位观测值计算挠度位移序列包括：

将所述GNSS伪距观测值和载波相位观测值代入双差观测模型计算挠度位移序列；所述双差观测模型包括：

其中，表示双差因子，P表示伪距观测值，φ表示载波相位观测值，下标b表示基准站，下标r表示监测站，上标i表示参考卫星编号，上标j表示除了参考卫星之外的卫星编号，ρ表示卫星到接收机的距离，λ表示载波相位观测值波长，N表示整周模糊度参数，ε_p表示伪距观测值观测噪声，具备高斯白噪声特性，ε_φ为载波相位观测值噪声。

3.根据权利要求1所述的加速度计辅助GNSS实时提取高铁桥梁动态挠度的方法，其特征在于，所述获取每个广播卫星历播发时刻的卫星角速度，根据每个广播卫星历播发时刻的卫星角速度计算每个广播卫星的重复周期相对于重复周期整天数的时间偏移量包括：

根据每个广播卫星对应的卫星角速度改正值，根据每个广播卫星对应的卫星角速度改正值计算每个广播卫星历播发时刻的卫星角速度；所述广播卫星历播发时刻的卫星角速度为：其中，GM表示地心引力常数，Δn表示为卫星角速度改正值，a表示卫星轨道长半轴的平方；

将每个广播卫星历播发时刻的卫星角速度代入偏移量计算公式计算相应广播卫星重复周期相对于重复周期整天数的时间偏移量；所述偏移量计算公式包括：

其中，ΔT表示广播卫星重复周期相对于重复周期整天数的时间偏移量，d表示重复周期包括的整天数。

4.根据权利要求1所述的加速度计辅助GNSS实时提取高铁桥梁动态挠度的方法，其特征在于，所述单差残差序列包括：

其中，表示第i个参考卫星的单差残差向量，表示第i个参考卫星的双差残差向量，w_i表示第i个参考卫星和接收机单差残差向量之间的系数权；i为大于等于1且小于等于n之间的整数，n为参考卫星的总数。

5.根据权利要求1所述的加速度计辅助GNSS实时提取高铁桥梁动态挠度的方法，其特征在于，所述采用卡尔曼滤波-RTSS模型，提取单差残差序列中的多路径误差模型，根据计算的时间偏移量，对二期GNSS监测数据进行多路径误差改正，得到GNSS位移序列包括：

将多路径误差时间序列MP_k作为状态参数，单差残差时间序列作为观测量，确定卡尔曼滤波观测方程和卡尔曼滤波状态方程；

针对所述卡尔曼滤波观测方程和卡尔曼滤波状态方程逐步滤波，在完成第k步滤波后，对多路径误差时间序列进行平滑，得到平滑后的状态相量；

根据平滑后的状态相量计算的每个参考卫星对应的时间偏移量ΔT，将对应卫星多路径误差序列进行时间改正得到MP′(t)，对挠度位移序列进行多路径模型改正，得到GNSS位移序列X(t)_gnss。

6.根据权利要求1所述的加速度计辅助GNSS实时提取高铁桥梁动态挠度的方法，其特征在于，所述通过对重构加速度位移序列和GNSS位移序列进行相关性分析，提取GNSS位移序列中的低频位移序列分量，将低频位移分量和加速度位移进行重构，得到整体动态位移序列包括：

根据加速度观测值序列a_k,重构位移序列s_k；

将GNSS位移序列和加速度重构后的位移序列进行相关性分析；

对低频位移序列S(t_a)_low进行插值，得到整体动态位移序列。