[发明专利]一种北斗变形监测中多路径误差的削弱方法

说明书

本发明提供一种北斗变形监测中多路径误差的削弱方法，包括获取多路径误差、模型建立、误差改正、对相关系数进行判断及模型更新五个步骤，获取多路径误差主要是去除监测数据中的高频信号以及监测点移动的趋势，然后通过曲线拟合提取多路径误差；模型建立步骤主要对多天的监测数据建立多路径误差模型，将模型参数按照指定格式输出；误差改正步骤主要是将待改正监测数据经过处理后的拟合后的监测数据和多路径误差模型中的最优插值数据进行比较获取相关系数；再结合对相关系数进行判断及模型更新。本发明方法能从数据处理过程中(即解算过程中)直接削弱多路径误差的影响；本发明误差改正采用一天的监测数据，模型更新及时，提高监测精度。

技术领域

本发明涉及北斗卫星导航技术领域，特别地，涉及一种北斗变形监测中多路径误差的削弱方法。

背景技术

北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是我国自主研发的全球卫星导航系统。相比于美国的GPS导航系统，北斗导航系统卫星具有高度角高、信号强、多频段等多种优势。随着北斗三号卫星系统的部署，北斗技术已经在导航、变形监测、定位、授时等多种领域中得到大量的应用。

随着北斗卫星导航系统的逐步组网，北斗在房屋、桥梁、边坡中变形监测中的应用越来越广泛。北斗变形监测的精度一方面与北斗接收机有关，另一方面与解算算法也有很大关系，采用合适的算法不仅能够消除北斗信号中的高频误差，对一些低频长周期的误差也会有抑制作用。对于北斗监测中，大部分的误差能够通过双差算法进行消除，但是对于多路径误差等长周期误差暂时还没有很好的消除方法，只能通过建立模型进行削弱。在一些遮挡严重的地方，多路径误差设置能够达到厘米级。多路径误差主要是由于建筑物或地面对卫星信号的反射引起的，因此多路径误差会根据卫星的运转情况呈现一定的周期性。

现有的削弱多路径误差的有效途径主要有三种：(1)在采集数据时选择遮挡较少的地方；(2)在GNSS接收机中加入抑制多路径效应的算法或使用带有扼流圈的天线；(3)采用后处理算法剔除多路径效应。在项目中一般监测点的位置是确定的，并不能有很理想的空旷环境，所以方法(1)并不适用；方法(2)需要在硬件中进行改进，需要接收机厂商来优化；在项目中的应用一般会采用方法(3)削弱多路径误差。

后处理算法最简单的是选星法，使用比较普遍的是建立多路径模型方法。两种方法首先是基于多路径效应对伪距观测值的影响较大、对载波观测值的影祥较小这一原理计算不同卫星的多路径效应；其中选星法主要根据计算得到的多路径误差选择误差较小的卫星参与解算；模型法根据多天多路径误差建立每颗卫星的多路径效应模型，然后根据模型对每一颗卫星的伪距观测值进行改正。目前，多路径建模的方法主要是通过多项式拟合、Kalman滤波技术、频谱分析、信噪比-多路径误差、高度角-多路径误差来建模实现多路径改正。

现有多路径误差削弱方法多用在北斗数据解算过程中，虽然有一定的削弱效果，但是存在一定的局限性。选星法比较简单，但是这种方法在观测到卫星数较少的情况下，剔除过多的观测数据会使解算精度降低，只能用在卫星情况很好的地方；对于模型法，需要对每颗卫星的伪距观测值进行建模和改正，对卫星的可见和不可见情况处理比较麻烦，并且卫星并不是全天24小时可见，因此建模并不很精确，另外建模和改正都需要在解算过程中进行，处理过程繁琐。

因此，开发一种能适用北斗变形监测且误差削弱效果好的方法具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种北斗变形监测中多路径误差的削弱方法，能适用北斗变形监测，且误差削弱效果好。具体方案如下：

一种北斗变形监测中多路径误差的削弱方法，包括以下步骤：

步骤一、获取多路径误差：采集监测点N天的监测数据，然后将N天的监测数据以天为单位分成N段得到N段监测数据，分别对每段监测数据进行粗差剔除、低通滤波及形变趋势去除，得到多路径误差；其中：1≤N≤30；