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申请/专利权人:中建一局集团建设发展有限公司;中国建筑一局(集团)有限公司;北京中建华海测绘科技有限公司
摘要:本发明公开了一种基于RTS的GNSS加速度计融合的结构位移估算方法,包括以下步骤:步骤一,监测站架设,将GNSS接收机与加速度计放于监测点,GNSS接收机用于测量监测点的三维坐标,经数据预处理获得监测点的位移,加速度计用于测量监测点处的加速度;步骤二,基站架设,假设基站监测的速度中仅含有一个非零均值噪声,即速度步骤三,自适应滤波提高监测点速度精度,使用自适应滤波算法,利用基站监测的速度来估计GNSS监测站速度步骤四,两级卡尔曼滤波处理参数,得到高精度位移的状态矩阵步骤五,RTS平滑处理参数,设置一个区间N,经过RTS平滑处理达到最优状态矩阵最优的状态估计值。该方法能大幅度提高GNSS监测过程中对建筑物位移监测的精度。
主权项:1.一种基于RTS的GNSS加速度计融合的结构位移估算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,监测站架设,将GNSS接收机与加速度计放于监测点,GNSS接收机用于测量监测点的三维坐标,经数据预处理获得监测点的位移,加速度计用于测量监测点处的加速度;加速度状态方程中包括测量加速度,真实加速度,加速度偏差,零均值高斯白噪声;位移状态方程中包含xmk测量位移,xk真实位移,bxk位移偏差,vxk零均值高斯白噪声;速度状态方程中包含xmk测量位移,xk真实位移,bxk位移偏差,vxk零均值高斯白噪声;步骤二,基站架设,假设基站监测的速度中仅含有一个非零均值噪声,即速度则由基站监测的速度状态方程为: 步骤三,自适应滤波提高监测点速度精度,为提高监测点处速度精度,使用自适应滤波算法,利用基站监测的速度来估计修正后为: 式中,wk为每一时刻的权重矩阵,表达式为: 式中,μ为最大特征值的倒数,ek为每一时刻的估计误差,表达式为: 整理得:wk={w0kw1kw2k…wnk}T,经自适应滤波器修正的监测点处速度状态方程为: 式中,为修正后的GNSS监测站速度;步骤四,两级卡尔曼滤波处理参数,将加速度计的加速度和GNSS监测站的位移xmk以及经自适应滤波器修正的监测点处速度这三个参数输入两级卡尔曼滤波器接收,并估算三个参数中包含的偏差,得到高精度位移的状态矩阵步骤五,RTS平滑处理参数,利用两级卡尔曼滤波中的状态估计和更新误差协方差矩阵Pxk,设置一个区间N,经过RTS平滑处理达到最优状态矩阵进而得到最优的状态估计;最优状态矩阵 式中,Gk为平滑增益,表达式为:Gk=PkATPk-1k+1∣k;式中:Pk∣N为通过卡尔曼滤波得到的协方差矩阵,k=N-1,N-2,…,0;N为取值区间,Pk∣N表达式为:
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