依据归纳剖析法的斗极高精度丈量办法与流程

　　本发明归于卫星导航定位范畴，具体地说是一种依据归纳剖析法的斗极高精度丈量办法。

　　斗极高精度丈量是指使用斗极导航卫星技能取得高精度的监测点坐标，然后剖析判断出监测点处的位移或沉降，其在桥梁、电塔、大坝等健康监测体系中具有广泛的使用。

　　现有的导航卫星高精度丈量技能均选用“静态相对定位办法”，该办法便是将一台接纳机(基准站)安顿在已知坐标的地面点上，另一台或多台接纳机(监测站)安顿在不知道坐标的地面点上，并坚持各接纳机固定不动，经过收集长期的、很多的卫星观测数据，使用最小二乘平差原理求解基准站和监测站之间的基线矢量。因为该办法进行了长期接连观测，取得了充沛的观测数据，因而可取得毫米级的定位成果L′。

　　但是，在长期的观测进程中，外部环境的改变，例如卫星散布、气候、接纳机作业状况等，都会影响卫星观测数据的质量。因而，必然会呈现某些时段卫星观测数据质量好，而某些时段卫星观测数据质量较差的状况。传统办法并不区别这种数据质量的差异性，抽象地使用长时段内的一切卫星观测数据核算定位成果，然后导致了定位成果差错增大，难以满意高精度使用需求。

　　本发明为处理上述现有技能中存在的不足之处，供给一种依据归纳剖析法的斗极高精度丈量办法，以期能归纳剖析影响定位精度的各项元素，细化定位核算进程，然后有用减小定位成果差错，特别是在监测时段内外部环境产生明显改变的状况下定位精度优势明显，具有宽广的使用远景。

　　本发明一种依据归纳剖析法的斗极高精度丈量办法，是使用于由斗极导航卫星、基准站、流动站和服务器组成的监测体系中；所述基准站与流动站别离接纳所述斗极导航卫星发送的卫星历元数据X并发送给服务器；其特点是，所述斗极高精度丈量办法按如下过程进行：

　　过程1、对所述服务器接纳到的卫星历元数据X依照时间段进行切割，取得N个子时间段的卫星历元数据，记为X＝{X1,X2,…,Xn,…,XN}；Xn表明所述服务器接纳的卫星历元数据X中第n个子时间段的卫星历元数据，1≤n≤N；

　　过程2、对所述N个子时间段的卫星历元数据X别离选用静态相对定位办法进行核算，取得N个定位成果，记为L＝{L1,L2,…,Ln,…,LN}；Ln表明所述服务器接纳的第n个子时间段的卫星历元数据Xn的定位成果；

　　过程3、使用归纳剖析法取得N个子时间段的定位准确度Q＝{Q1,Q2,…Qn,…QN}；

　　将所述定位成果L＝{L1,L2,…,Ln,…,LN}作为所述归纳剖析层次模型的“目标层”，将对定位成果L产生影响的三个元素，即DOP值、大气差错、历元数量作为所述归纳剖析层次模型的“中间层”；将所述定位准确度Q＝{Q1,Q2,…Qn,…QN}作为所述归纳剖析层次模型的“使用层”；

　　界说所述含糊互补联系矩阵为F＝(fij)m×m，且F满意fji+fij＝1，i,j∈{1,…,m}，m为含糊互补联系矩阵阶数；fij表明第i个元素相关于第j个元素对所述“使用层”重要的从属度，并选用“0-1”标度法进行取值；若fij＝0.5表明第i个元素与第j个元素相对“使用层”相同重要；0≤fij＜0.5表明第j个元素比第i个元素重要；0.5＜fij≤1表明第i个元素比第j个元素重要；

　　过程a、使用式(1)对所述含糊互补联系矩阵F按行求和，取得所述含糊互补联系矩阵F中第i行元素的和fi′；

　　过程b、使用式(2)取得含糊共同联系矩阵F′中的第i行第j列元素fij′，然后取得所述含糊共同联系矩阵F′；

　　过程3.5.1、将服务器接纳到的卫星历元数据的第n个子时间段的几许精度因子的平均值、大气差错的平均值、历元数量别离记为DOPn、Δen、Kn；

　　过程3.5.2、使用式(4)、式(5)和式(6)别离对所述“中间层”的三个元素进行归一化处理，得到第n个子时间段的几许精度因子的归一化值DOPn′、大气差错的归一化值Δe′n、历元数量的归一化值Kn′：

　　式(4)、式(5)和式(6)中，DOP*、Δe*、K*别离表明所述几许精度因子的最佳值、大气差错的最佳值、历元数量的最佳值；

　　使用式(7)核算第n个子时间段的定位成果Ln的定位准确度Qn，然后取得N个子时间段的定位准确度Q＝{Q1,Q2,···,Qn,···,QN}；

　　1、本发明将一个较长时段得到的卫星观测数据划分红多个子时段，使用各个子时段的卫星观测数据别离核算出各子定位成果，依据各子时段卫星数据质量的差异性分配给各子定位成果不同的权重，然后进步了定位精度。

　　2、本发明引进了归纳剖析法，将影响定位成果精度的三大元素经过结构三元素含糊互补联系矩阵转化为定量核算问题，然后能得到各子定位成果的定位准确度。

　　3、本发明提出了定位准确度这一概念，定位准确度高则阐明该时段卫星数据质量好，定位准确度低则阐明该时段卫星数据质量差，依据各子时段定位准确度的差异来分配子定位成果的权重，并以加权核算的办法求解出终究定位成果，然后进步了定位精度。

　　本施行例中，一种依据归纳剖析法的斗极高精度丈量办法，该办法将监测时段划分红多个子时段，别离核算出各子时段的定位成果，归纳剖析了影响定位精度的各项元素。该办法使用于由斗极导航卫星、基准站、流动站和服务器组成的监测体系中；基准站与流动站别离接纳斗极导航卫星发送的卫星历元数据并发送给服务器；服务器接纳基准站与流动站发来的卫星历元数据，记为X；

　　过程1、对服务器接纳的卫星历元数据X依照时间段进行切割，取得N个子时间段的卫星历元数据，记为X＝{X1,X2,…,Xn,…,XN}；Xn表明服务器接纳的卫星历元数据X中第n个子时间段的卫星历元数据，1≤n≤N；

　　过程2、对N个子时间段的卫星历元数据X＝{X1,X2,…,Xn,…,XN}别离选用静态相对定位办法进行核算，取得N个定位成果，记为L＝{L1,L2,…,Ln,…,LN}；Ln表明服务器接纳的第n个子时间段的卫星历元数据Xn的定位成果；静态相对定位办法在《GPS原理及使用》一书中有具体介绍；

　　过程3、使用归纳剖析法取得N个子时间段的定位准确度Q＝{Q1,Q2,…Qn,…QN}；

　　依据过程2得到了定位成果L＝{L1,L2,…,Ln,…,LN}，这些成果的定位准确度是存在差异的，它与多方面元素有关，例如DOP值、大气差错、历元数量等。假如能够归纳以上元素且能经过定量剖析得到各成果的定位准确度，将有助于进步定位成果L′的精度。

　　因为需求归纳剖析多个元素，因而本文引进归纳剖析法得到L＝{L1,L2,…,Ln,…,LN}的定位准确度，记为Q＝{Q1,Q2,···,Qn,···,QN}。

　　归纳剖析法包含构建归纳剖析层次模型、树立三元素含糊互补联系矩阵、树立三元素的含糊共同联系矩阵、核算三元素的权重、三元素数据归一化以及归纳三元素核算出各子时段的定位准确度六部分。其过程如图2所示。

　　依据上述剖析，将N个定位成果L＝{L1,L2,…,Ln,…,LN}作为归纳剖析层次模型的“目标层”，将对定位成果L精度产生影响的几许精度因子、大气差错和历元数量作为归纳剖析层次模型的“中间层”；将定位准确度Q＝{Q1,Q2,…Qn,…QN}作为归纳剖析层次模型的“使用层”，构建归纳剖析层次模型如图3所示。

　　它反映了监测站和卫星之间的空间几许联系。DOP值与监测站到卫星单位矢量端点所构成的多面体体积成反比，多面体体积越大的卫星组合的DOP值越小。在观测差错一守时，DOP值越小，定位精度越高。

　　它反映了监测站上空大气改变对定位成果的影响。大气差错越小，定位成果精度越高；反之，定位成果精度越低。

　　历元数量是否足够直接决议了定位成果的精度。关于静态相对定位，历元数量越大，定位成果精度越高；反之，定位成果精度越低。

　　界说1.三元素含糊互补联系矩阵F＝(fij)m×m是用于描绘三个元素之间相对重要性的矩阵方式，F应满意fji+fij＝1，i,j∈{1,…,m}，m为含糊互补联系矩阵阶数，取m＝3；

　　其间fij表明第i个元素相关于第j个元素对所述“使用层”重要的从属度，选用“0-1”标度法进行取值。fij＝0.5表明第i个元素与第j个元素相对“使用层”相同重要；0≤fij＜0.5表明第j个元素比第i个元素重要，且fij越小，第j个元素比第i个元素越重要；0.5＜fij≤1表明第i个元素比第j个元素重要，且fij越大，第i个元素比第j个元素越重要。明显，fii＝0.5，fji＝1-fij，i,j∈{1,2,3}；

　　依据三个元素的相对重要性树立三元素含糊互补联系矩阵F＝(fij)3×3。三行与三列别离表明几许精度因子DOP、大气差错Δe和历元数量K；

　　上例中f12＝0.1表明几许精度因子DOP相关于大气差错Δe对使用层的重要的从属度为0.1；其他同理；

　　界说2.关于含糊互补联系矩阵F，若满意对恣意k(k∈{1,…,m}),有fij＝fik-fjk+0.5，那么它便是含糊共同联系矩阵；

　　在含糊决议计划的进程中，决议计划者结构的矩阵一般仅仅含糊互补联系矩阵而不是含糊共同联系矩阵，此刻可选用如下过程将含糊互补联系矩阵F改形成含糊共同联系矩阵F′：

　　过程a、使用式(1)对含糊互补联系矩阵F＝(fij)3×3按行求和，取得含糊互补联系矩阵F中第i行元素的和fi′；

　　过程b、使用式(2)取得含糊共同联系矩阵F′中的第i行第j列元素fij′，然后取得所述含糊共同联系矩阵F′＝(fij′)3×3；

　　上例中，按上述过程，将含糊互补联系矩阵F＝(fij)3×3进行转化后得到含糊共同联系矩阵F′＝(fij′)3×3：

　　上述结构的含糊共同联系矩阵F′中隐含了各元素的权重。记第1,2,3个元素的权重为{w1,w2,w3}。

　　在式(3)中，α为一正数且满意α≥(m-1)/2，在实践使用中可令α＝(m-1)/2，其间m＝3，关于上述α需满意的条件及取值在含糊层次剖析法相关理论中有论说；

　　上例中，经过式(6)核算得到三元素的权重为{0.28,0.45,0.27}，可将0.28,0.45,0.27别离作为终究几许精度因子DOP、大气差错Δe、历元数量K三个元素对某子时间段的定位成果的权重。

　　各元素的单位量纲不同，其量值也会有较大的差异，因而需求进行数据的归一化。

　　过程3.5.1、将服务器接纳的第n个子时间段的几许精度因子求得的平均值、高空大气差错求得的平均值、历元数量别离记为DOPn、Δen、Kn；

　　将几许精度因子的最佳值、大气差错的最佳值、历元数量的最佳值别离记为DOP*、Δe*、K*,且经过很多试验研讨，别离令DOP*＝3、Δe*＝1.5、K*＝7200(当子时段为两小时，数据输出频率为1Hz时)；

　　过程3.5.2、使用式(7)、式(8)和式(9)别离对三个元素进行归一化处理，得到第n个子时段的几许精度因子的归一化值DOPn′、大气差错的归一化值Δe′n、历元数量的归一化值Kn′：

　　使用式(10)核算第n个子时间段的定位成果Ln的定位准确度Qn，然后取得N个子时间段的定位准确度Q＝{Q1,Q2,···,Qn,···,QN}；

　　假定过程3.5中第n个子时段几许精度因子的归一化值DOPn′、大气差错的归一化值Δe′n、历元数量的归一化值Kn′别离为0.8,0.7,0.6，与上例中得到的权重{0.28,0.45,0.27}经过式(10)进行核算，得到第n个子时段的定位成果Ln的定位准确度Qn＝0.70。