[发明专利]一种基于北斗和INS结合的变形监测解算方法

权利要求书

1.一种基于北斗和INS结合的变形监测解算方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)通过对基准站和监测站所采集的原始数据进行解码，得观测值；

2)利用实时动态定位技术，构建双差观测方程；

3)对INS设备所监测的加速度频域信号A进行计算，得到时域的速度V(n)和时域的位移量S(n)：

其中：Δf为频率分辨率，A为加速度的频域信号，j为单位复数，ω为傅里叶分量对应的频域，N为数据点数，a_n为第n个加速度信号，e为自然底数，H(k)为截止频率系数，π为圆周率，n为第n个数据点，k为频率值；

4)计算INS形变位移量d_n，并根据INS形变位移量d_n进行形变判断：

d_n＝S(n)-S(n-1)， (3)

其中：S(n-1)为INS设备上一次监测的时域位移量S(n)；

5)将上一历元各个卫星的模糊度带入实时动态定位的数学模型中计算载波双差残差，并根据载波双差残差进行模糊度验证；

6)计算北斗监测结果；

7)将北斗监测结果与INS设备解算的时域的速度V(n)和时域的位移量S(n)结果采用卡尔曼滤波进行计算，得到最终的融合监测结果。

2.根据权利要求1所述的变形监测解算方法，其特征在于，所述实时动态定位的数学模型为：

其中：λ₁为第一载波相位的波长、λ₂为第二载波相位的波长，为第一载波的基准站和监测站的双差载波相位观测值，为第二载波的基准站和监测站的双差载波相位观测值，为第一载波伪距观测值，为第二载波伪距观测值，为第一载波的双差载波相位观测值的整周模糊度，为第二载波的双差载波相位观测值的整周模糊度，为第一载波的接收机钟差，为第二载波的接收机钟差，为第一载波的双差相位观测值的噪声，为第二载波的双差相位观测值的噪声。

3.根据权利要求1所述的变形监测解算方法，其特征在于，所述步骤3)中计算时域的速度V(n)前，先利用傅里叶变换将INS设备中的加速度信号α时域的积分运算变成频域的积分运算，具体公式如下：

其中：A为加速度的频域信号，N为数据点数，α为加速度信号，k为频率值，n为第n个数据点。

4.根据权利要求3所述的变形监测解算方法，其特征在于，所述步骤3)中截止频率系数H(k)的计算公式如下：

其中：f_d为下限截止频率，f_u为上限截止频率。

5.根据权利要求1所述的变形监测解算方法，其特征在于，所述步骤4)中的形变判断步骤为：

当INS形变位移量|d_n|＜λ₁或|d_n|＜λ₂时，进入INS模糊度验证步骤；

当INS形变位移量|d_n|≥λ₁或|d_n|≥λ₂时，进入INS模糊度初计算步骤；

其中当λ₁、λ₂为d_n……d_n-99个INS设备的位置和速度结果的3倍中误差，当n＜100时，λ₁、λ₂取北斗卫星L₁波段的波长。

6.根据权利要求1所述的变形监测解算方法，其特征在于，所述步骤5)中的模糊度验证的具体方法为：

当时，模糊度验证成功；

当时，模糊度验证不成功；

其中：为前100个历元的载波双差残差的3倍中误差。