[发明专利]一种单双频GPS混合网变形监测数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GPS数据处理方法，具体地说是一种适用于单双频GPS混合网的变形监测数据处理方法。

背景技术

利用GPS进行变形监测具有覆盖范围广、不受气候条件限制、无需通视条件、自动化程度高等优势，已广泛应用于地表沉降监测、大坝变形监测、陆海垂直运动监测、滑坡监测等领域。GPS变形监测应用一般都采用双频接收机，其主要是为了利用双频观测数据组成无电离层观测值，消除电离层延迟一阶项的影响，当基线两端的电离层差异较大时(通常是基线距离较长时)，仍然能够获得较高的监测精度。然而在利用GPS技术开展区域变形监测、大气探测等研究时，由于需要采集高时空分辨率的信息，需大范围密集布设连续监测点。如全部采用双频接收机进行施测，其成本无疑将非常昂贵，这必然会极大地限制GPS技术在这些领域未来的发展和应用。一种可行的方法就是采用单频接收机来替代部分双频接收机来加密监测区域，通过设计数据处理算法在保证地表形变监测精度的同时又降低了监测成本。然而，单频接收机不仅无法通过线性组合直接消除电离层一阶项影响，而且单频接收机的信噪比通常情况下较之双频接收机低，数据质量较差，如何在后续的数据处理中最优化使用单频接收机数据显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种单双频GPS混合网变形监测数据处理方法，在保证GPS变形监测精度的前提下降低利用GPS进行区域变形监测的硬件成本，有利于GPS技术的发展与应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种单双频GPS混合网变形监测数据处理方法，该方法为：

1)利用监测网双频测站及IGS站组成首级监测网，利用精密星历数据进行首级监测网解算，得到双频点的精确坐标和电离层延迟改正数据；

2)利用PPP技术估计每个双频点的天顶方向对流层延迟改正数据；

3)利用所有监测点组成基线网，统一采用L1载波相位观测值进行单频基线解算，组成基线网，解算时加入步骤1)2)所得的电离层及对流层延迟改正数据；

4)以基准点固定、双频点高精度约束对上述基线网进行导线平差，得到所有单双频GPS混合网监测点的三维空间直角坐标(X,Y,Z)；

5)重复上述步骤1)～步骤4)，获取下一时段监测网所有测站的三维空间直角坐标；

6)将监测网中每一个监测点获取的所有时段结果组成一个监测点坐标序列，并以初始时段坐标为基准，将三维空间直角坐标转化为站心坐标；

7)利用抗差Kalman滤波对所有的监测点坐标序列进行动态滤波，得到滤波后的时间序列。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明充分考虑了GPS技术用于变形监测的经济效益，在保证监测精度的条件下降低了成本，有利于GPS技术的发展与应用；明显改善了单频数据在经过大气延迟误差残余量改正之后的定位精度。

附图说明

图1为本发明一实施例数据处理流程图；

图2为本发明一实施例实验数据站点分布图；

图3(a)为本发明一实施例大气延迟误差残余量改正前的GD01定位结果图；图3(b)为本发明一实施例大气延迟误差残余量改正后的GD01定位结果图；

图4(a)为本发明一实施例大气延迟误差残余量改正前的GD07定位结果图；图4(b)为本发明一实施例大气延迟误差残余量改正后的GD07定位结果图；

图5为本发明一实施例点位精度统计图。

具体实施方式

如图1所示，本发明具体步骤如下：

1)将单双频GPS混合网实时采集的GPS原始观测数据转换为RINEX格式观测数据，同时下载相应的IGS站观测数据和精密星历数据；

2)利用监测网双频测站及IGS站组成首级监测网，利用精密星历数据进行首级监测网解算，得到双频点的精确坐标和电离层延迟改正数据；

3)利用PPP技术估计每个双频点的天顶方向对流层延迟改正数据；

4)利用所有监测点组成基线网，统一采用L1载波相位观测值，并加入首级监测网解算所得的电离层延迟改正数据及天顶方向对流层延迟改正数据对单双频GPS混合网的单频测站和双频测站进行单频基线解算，得到单双频GPS混合网的所有基线，所有基线组成基线网；

5)在当前时段内，以基准点固定、双频点高精度约束对上述基线网进行导线平差，得到所有单双频GPS混合网监测点的三维空间直角坐标(X,Y,Z)；