[发明专利]基于位置约束的北斗三频/静力水准仪斜拉桥监测方法

摘要

本发明公开了一种基于位置约束的北斗三频/静力水准仪斜拉桥监测方法，涉及桥梁形变监测技术领域，本发明能有效解决目前斜拉桥监测中的问题。具体是指利用大桥监测的特殊性，在桥平行的方向可以对变形进行约束；同时结合静力水准仪在测量高程方面的优势‑即实时精准监测，精度高达0.5毫米，实时测量出桥体在竖直方向的位移变化，对与桥面垂直的方向进行第二个约束；北斗三频接收机利用以上两个约束条件，可以实时、高效地解算出接收机的位置参数和模糊度参数，进而求出桥体的形变大小。

主权项

1.一种基于位置约束的北斗三频/静力水准仪斜拉桥监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在桥梁监测点放置静力水准仪和北斗接收机，首先测量出二者的相对位置关系，调整好二者的时钟同步；静力水准仪用于采集桥梁监测点竖直方向上的变形量，该变形量作为北斗误差方程中与桥面垂直的方向的约束量；步骤2、通过给定水平方向的变形约束条件、以及大桥的竖直方向上的变形量，建立参数的状态方程及观测值的测量约束方程，采用卡尔曼滤波进行参数估计，实时解算出北斗接收机的位置参数和模糊度参数，进而求出桥体的形变大小；观测值的测量约束方程为：其中，北斗误差方程包括北斗观测值误差方程、与桥梁平行的方向的约束误差方程和与桥梁垂直的方向的误差方程，V₁(k)为第k历元的北斗观测值误差方程改正数，V₂(k)为第k历元与桥梁平行的方向的约束误差方程改正数，V₃(k)为第k历元的与桥梁垂直的方向的误差方程改正数，k表示历元数；表示桥体平行方向的变性约束，为的协方差矩阵，表示竖直方向约束，为的协方差矩阵，A为系数矩阵，为第k历元的参数矩阵，上标T为转置，[X_pos]指监测点三维坐标，指速度参数，指加速度参数；为第k历元北斗接收机测得的北斗三频伪距和载波观测值，λ指电磁波的波长，θ指载波观测值，P指伪距观测值；N_k为第k个历元的模糊度参数浮点解矩阵，B为系数矩阵；L₀、B₀为监测点的经度和纬度，R为北斗观测噪声协方差矩阵，ε为状态噪声；参数的状态方程：其中，X_k为k历元各参数的状态值，各参数的状态值包括位置、速度和加速度，I为单位矩阵，0_3x3为3行3列的零矩阵，Δt为历元间隔，N_k‑1为k‑1历元的模糊度参数浮点解矩阵，ε_k‑1为状态方程噪声矩阵，I_3x3为3行3列的单位矩阵，[*]_k‑1为指k‑1历元各参数的状态值。