[发明专利]测量河流水位高度和坡度的GNSS漂流浮毯及方法

权利要求书

1.一种测量河流水位高度和坡度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将GNSS浮毯(3)装置进行充气，使其具备充足的浮力；

S2：GNSS参考基站(107)将为GNSS浮毯(3)提供差分后处理信息，改进GNSS电离层、对流层、卫星钟差误差；

S3：GNSS工作状态信息将通过4G通信传输至陆地(104)的控制站，从而实时监测其工作状态；

S4：GNSS浮毯(3)精确的三维坐标的计算，包括如下小步：

S41：在下游终点收回GNSS浮毯(3)；

S42：利用PPK精密后处理技术联合WGS84参考椭球面(101)和GNSS参考基站(107)，解算精密GNSS三维坐标(Lat,Lon,Hwgs84)；

S43：采用PPK差分定位技术获得GNSS浮毯(3)精确的三维坐标：

式中：为GNSS浮毯(3)起始相位模糊度；为GNSS浮毯(3)起始历元至观测历元的相位整周数；为GNSS浮毯(3)相位观测的小数部分；dρ为同一观测历元各项残差；

S5：利用GNSS浮毯(3)解算的经纬度坐标对EMG2008大地水准面(102)模型进行距离加权插值，获得GNSS浮毯(3)空间位置序列中的大地水准面(102)高度Hg；

S6：计算每一点的河流水位(103)相对于大地水准面(102)的高度H：

H＝Hwgs84-Hg (2)

S7：进行数据低通滤波，消除GNSS浮毯(3)波动的随机误差；

S8：利用姿态传感器采集的姿态数据对GNSS水位进行横滚、纵摇和起伏的改正，得到相对于大地水准面(102)和无姿态偏差的GNSS水位高度；

S9：通过大地测量正算，按照GNSS平面经纬度坐标计算GNSS浮毯(3)自起始点的累计距离，单位km：

d＝R·α (5)

式中：R为地球半径，atan2为方位角计算函数；

S10：按照累计距离对GNSS河流水位(103)数据进行每公里间隔的重采样；

S11：计算河流每公里的坡度：

Slope＝Ha-Hb/Da_b (6)

式中：Da_b为GNSS测量点Da(106)到GNSS测量点Db(105)的距离，单位km。

2.根据权利要求1所述的测量河流水位高度和坡度的方法，其特征在于，所述S1中，GNSS浮毯(3)采用如下放置方式：在河流观测的上游位置对GNSS开机观测，设置GNSS采样间隔为1s，自河流上游放置GNSS浮毯(3)设备，使其向下游自由漂流。

3.根据权利要求1或2所述的测量河流水位高度和坡度的方法，其特征在于，所述S1中，GNSS浮毯(3)内置大地测量型的GNSS天线(1)和GNSS，接收机接收北斗和GPS卫星(108)的定位信号，原始观测数据保存于GNSS浮毯(3)存储器中。

4.根据权利要求1所述的测量河流水位高度和坡度的方法，其特征在于，所述S2中，GNSS参考基站(107)布设于河流观测区间的中间陆地(104)位置，用于差分GNSS解算，提高GNSS三维坐标计算精度。

5.根据权利要求1所述的测量河流水位高度和坡度的方法，其特征在于，所述S43中，采用PPK差分定位技术计算时，GNSS参考站和GNSS浮毯(3)之间的距离应小于50km，如果大于50km则需要加密沿途GNSS参考基站(107)，GNSS参考基站(107)和GNSS浮毯(3)的卫星星历、传播路径的误差在短距离内的空间相关性。