[发明专利]一种桥梁形变监测方法、存储介质及桥梁形变监测接收机

权利要求书

1.一种桥梁形变监测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤A、预先在待监测的桥梁上安装桥梁形变监测接收机，并在所述桥梁形变监测接收机下方布设UWB定位基站，构建包括GNSS卫星、桥梁形变监测接收机以及UWB定位基站的桥梁形变监测系统；

步骤B、所述桥梁形变监测接收机在卡尔曼滤波模型上引入速度参数进行解算，并设定桥梁形变监测接收机初始状态的协方差矩阵,具体包含以下步骤：

步骤B1、所述桥梁形变监测接收机在卡尔曼滤波模型中引入速度参数；

步骤B2、根据GNSS定位系统通过GNSS差分定位的方法求解桥梁形变监测接收机初始位置；

步骤B3、预设速度初值，并给出桥梁形变监测接收机的位置与速度的初始状态协方差矩阵；

步骤C、在解算过程中建立动态转移方程；并根据动态转移方程计算先验估计协方差矩阵；

步骤D、分别建立当前历元的GNSS和UWB的观测方程，并结合当前历元的先验状态估计值建立观测方程组；

步骤E、利用加权最小二乘法对当前历元的位置与速度的状态值进行估计，并得出当前历元下桥梁形变监测接收机的状态值的协方差矩阵；

步骤F、当监测到下个历元的观测信号后，重复执行步骤C、步骤D以及步骤E，桥梁形变监测接收机对当前历元下的位置进行实时解算，确定桥梁的形变位置。

2.根据权利要求1中所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，所述桥梁形变监测接收机包括一个GNSS接收机与若干个UWB定位标签模块，所述GNSS接收机和UWB定位标签模块均与桥梁形变监测接收机的主控CPU连接。

3.根据权利要求1中所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，所述步骤B之前还包括：

步骤B0、预先对所述桥梁形变监测接收机中的GNSS天线与UWB天线进行相位中心统一，使GNSS定位系统与UWB定位系统融合。

4.根据权利要求1中所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，所述步骤C中的动态转移方程为：

其中是所述桥梁形变监测系统在第k个历元的先验状态估计值，X_k-1表示所述桥梁形变监测系统在第k-1个历元的后验状态估计值，A_k,k-1是所述桥梁形变监测系统状态转移矩阵，W_k,k-1是所述桥梁形变监测系统的过程噪声，并且服从正态分布；

所述先验估计协方差矩阵为：

其中，表示第k-1个历元的状态协方差矩阵，Q_k,k-1是所述桥梁形变监测系统的过程噪声矩阵，相应的状态转移矩阵为：其中Δt表示相邻两次历元间的时间间隔。

5.根据权利要求4中所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

步骤D1、当下个历元接收到UWB观测信号时，建立UWB目标观测方程；

步骤D2、将UWB观测方程在当前历元先验估计位置处进行泰勒级数展开，并联立当前历元的先验状态估计值组成观测方程组；

步骤D3、当下个历元接收到GNSS观测信号时，建立星间相位双差观测方程；

步骤D4、联立当前历元的先验状态估计值组成观测方程组。

6.根据权利要求1中所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：

步骤E1、分别将UWB和GNSS的观测方程组写成矩阵形式；

步骤E2、利用加权最小二乘法对当前历元的位置与速度状态值进行估计；

步骤E2、得出对应的当前历元状态值的协方差矩阵。

7.根据权利要求1中所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，所述步骤F具体包括：

步骤F1、当所述桥梁形变监测接收机监测到下个历元的观测信号后，重复执行所述步骤C、步骤D以及步骤E，

步骤F2、对观测值与先验约束的权值矩阵进行更新；

步骤F3、桥梁形变监测接收机对当前历元下的位置进行实时解算，确定桥梁的形变位置。