[发明专利]一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，包括数据采集子系统、数据处理子系统以及数据分析及发布子系统；

所述数据采集子系统包括若干定位终端接收机，设置在基准点和监测点接收卫星信号；所述基准点为两个；

所述数据处理子系统对各个接收机发送的数据进行实时解码，以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置坐标；以第二基准点的位置判断误差大小；计算竖直方向坐标差值和距离差σ，并分别与各自第一、第二阈值比较；如果均不大于第一阈值，则不进行补偿直接输出各个监测点的位置坐标，如果竖直方向坐标差值和距离差σ中任一值大于其第一阈值且不大于其第二阈值，则对监测点的位置坐标进行补偿后输出；如果竖直方向坐标差值和距离差σ中任一值超过其第二阈值，将第二基准点作为基准，重新进行差分定位解算；第一基准点的位置判断误差大小，计算竖直方向坐标差值和距离差σ′，并分别与各自第一、第二阈值比较；如果均不大于其第一阈值，则不进行补偿直接输出各个监测点的位置坐标；如果竖直方向坐标差值和距离差σ′中任一值大于其第一阈值且不大于其第二阈值，则对监测点的位置坐标进行补偿后输出，如果竖直方向坐标差值和距离差σ′中任一值超过其第二阈值，则所述数据采集子系统重新接收北斗卫星信号；

所述数据分析及发布子系统接收所述数据处理子系统输出的各个监测点的位置坐标，计算当前沉降值并在超过阈值时输出报警信息，进行沉降值预测并在沉降预测值超过阈值时输出预警信息。

2.根据权利要求1所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述定位终端接收机包括卫星接收机、卫星信号接收天线、电力供电模块、太阳能供电模块、无线通讯模块以及避雷针。

3.根据权利要求1或2所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，基准点设置在稳定区域，年平均下沉和位移小于3mm；监测点设置在铁路路基容易发生沉降的位置；采用支撑杆稳定支撑所述定位终端接收机。

4.根据权利要求1或2所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统判断误差大小具体为：

计算第二基准点竖直方向坐标差值和/或距离差σ，并分别与各自第一、第二阈值比较；

计算第一基准点竖直方向坐标差值及距离差

其中，第一基准点的位置为(x₀₁,y₀₁,z₀₁)，第二基准点的位置为(x₀₂,y₀₂,z₀₂)，上标t表示当前时刻，上标s表示存储的标准坐标值。

5.根据权利要求4所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统进行补偿具体为：

或

第一基准点的位置分别为(x₀₁,y₀₁,z₀₁)；第i个监测点坐标为(x_i,y_i,z_i)，为第i个监测点补偿后的纵向坐标，为第i个监测点的纵向坐标，上标t-1表示上一个解算时刻。

6.根据权利要求5所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据分析及发布子系统计算当前沉降值，如果当前沉降值超过累积沉降阈值或与上一次沉降值比较超过分时沉降阈值，则输出报警信息，计算沉降预测值，如果超过累积沉降阈值则输出预警信息。

7.根据权利要求6所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据分析及发布子系统内置预测模型基于监测点的沉降值数据计算沉降预测值，所述预测模型为人工神经网络预测模型或灰度预测模型。