北斗短报文传输差分数据的电力塔筒沉降监测方法

1.一种北斗短报文传输差分数据的电力塔筒沉降监测方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、获取原始GNSS数据并进行预处理；步骤1.1、在已知位置点上架设基准站，并在电力塔筒的底部架设流动站；步骤1.2、所述基准站接收卫星r发送的原始GNSS观测数据并进行粗差剔除，再进行周跳探测与修复，从而得到处理后的伪距P和载波相位L；步骤2、基于伪距P和载波相位L计算改正值；步骤2.1、所述基准站计算卫星r的坐标(X r ，Y r ，Z r )；步骤2.2、根据基准站的真实坐标(x，y，z)获取基准站与卫星r之间的站星距离ρ r ；步骤2.3、根据站星距离ρ r 、伪距P和载波相位L计算伪距改正值dp r 和载波相位改正值dL r ；步骤3、基于卫星r的坐标(X r ，Y r ，Z r )和基准站的真实坐标(x，y，z)计算卫星r的高度角，并保留高度角大于阈值的卫星数据；步骤4、初始化时间内数据发送策略；步骤4.1、在首历元时，所述基准站采用北斗短报文发送伪距改正值dP r 、载波相位改正值dL r 以及历元时间t给流动站；步骤4.2、在第二历元及后续历元时，所述基准站先将当前历元的伪距改正值与首历元的伪距改正值做一次差分，然后将当前历元的载波相位改正值和首历元的载波相位改正值的整周数值进行一次差分，从而得到单差伪距改正值ΔdP r 和单差载波相位改正值ΔdL r ；然后所述基准站采用北斗短报文发送所述单差载波相位改正值ΔdP r 、单差伪距改正值ΔdL r 给流动站；若后续历元出现新卫星，则所述基准站按照步骤1.2-步骤2.3的过程，得到新卫星的伪距改正值和载波相位改正值，并在当前历元发送给流动站；从而在下一历元按照步骤4.2的过程进行差分计算并将相应的单差载波相位校正值和单差伪距校正值发送给流动站；步骤4.3、采用数字0-3分别表示卫星系统的类别，包括：GPS、BDS、GALILEO、GLONASS，采用0-64表示单个卫星系统下的卫星编号；步骤5、积累初始数据，并采用灰色-加权马尔科夫链模型对后续传输数据进行简化；步骤5.1、构建灰色模型的原始序列：基准站发送卫星r的n个历元单差载波相位改正值，并完成初始数据积累；若n个历元的单差载波相位改正值中存在负数，则对每一个历元的单差载波相位改正值均添加一个正数c；若n个历元的单差载波相位改正值中不存在负数，则不添加c；从而将处理后的前n个历元单差载波相位改正值定义为序列 其中， 表示第i个历元下的卫星r的单差载波相位改正值， 其中i＜n；步骤5.2、将步骤5.1中的序列进行一次累加，得到累加序列 其中， 表示第i个历元下的卫星r的累加单差载波相位改正值，且 步骤5.3、根据累加序列X (1) ，利用式(1)和式(2)构建白化微分方程：式(1)和式(2)中，a表示发展系数，b表示灰色作用量； 表示第i+1历元下的卫星r的累加单差载波相位改正值；步骤5.4、利用式(3)构建误差方程：利用式(4)得到简化后的误差方程：Y＝BA                              (4)式(4)中，Y表示单差载波相位改正值向量，B表示系数矩阵，A表示待求参数向量；利用最小二乘法对式(4)进行求解，得到参数A＝[a b] T ：A＝(B T B) -1 B T Y                           (5)步骤5.5、利用式(6)和式(7)得到第i+1历元下的灰色模型预测值 步骤5.6、根据步骤5.1-步骤5.5中前n个历元的单差载波相位改正值所构建的灰色模型，得到第2个历元到第n+1个历元的灰色模型的预测值；若序列X (0) 中存在负数，则将灰色模型的预测值减去正数c，若序列X (0) 中不存在负数，则不减去c；从而得到序列 其中， 表示第n+1历元的灰色模型的预测值；计算序列X (0) 和序列Y (0) 在相同历元下的数据差分值，从而构建加权马尔科夫链模型的序列Z＝{Z 2 ，Z 3 ，...，Z i ，...，Z n }，其中，Z i 表示第i个历元下的数据差分值， i＝2，3，4...n；步骤5.7、采用如式(8)所示的均值-标准差法计算马尔科夫链分布空间：式(10)中，s代表样本标准差， 代表序列Z的均值，Z e 表示序列Z中第e个元素值，N表示序列Z中的元素个数，将序列Z分为h个分布区间；步骤5.8、依据分布空间，对序列Z中的各个数值确定其所属的状态：假设序列Z中包含m个状态，即状态空间E＝{1，2，3...m}；用f dj 表示序列Z中数值经过g步转移时从状态d到状态j的频数，d，j∈E，利用式(9)和式(10)构建第g个马尔科夫链转移概率矩阵P g ：式(12)中，P d，j 表示第g个马尔科夫链转移概率矩阵P g 中第d行第j列的元素；根据序列Z中存在的状态数量m，得到m种不同的转移步长，从而利用式(9)和式(10)得到m个马尔科夫转移概率矩阵P＝{P 1 ，P 2 ，...，P g ，...P m }；步骤5.9、利用式(11)计算自相关系数r k ，并利用式(12)进行归一化处理，得到马尔科夫链模型的权向量W k ：式(12)中，k为阶数，且满足k∈E；步骤5.10、计算加权马尔科夫链模型预测值并修复灰色模型预测结果：基于处在序列Z中的后m个数值及其状态，利用式(13)得到第n+1历元时段的第d个状态预测概率 式(13)中， 表示在阶数为k时状态d的概率；从第n+1历元下的m个状态预测概率 中选取最大数值作为预测结果，并根据状态对应的分布空间确定马尔科夫链模型的预测值Z n ，从而利用式(14)修复灰色模型预测结果，得到贴近真实值的预测值 步骤5.11、利用式(15)计算所述基准站利用北斗短报文向流动站发送的第n+1历元的双差载波相位改正值 步骤5.12、按照步骤5.1-步骤5.11的流程对伪距改正值进行处理，从而得到第n+1历元的双差伪距改正值 步骤5.13、对于第n+1历元的后续历元，采用滑动窗口选取最近的n个历元数据，并按照步骤5.1-步骤5.12的过程计算改正值；步骤6、复原差分数据；步骤6.1、流动站通过北斗短报文接收所述基准站发送的卫星r的前n个历元单差载波相位改正值和单差伪距改正值，并根据步骤5.1-步骤5.13得到单差载波相位预测值 和单差伪距预测值 步骤6.2、流动站接收到所述基准站发送的第n+1历元下的双差载波相位改正值和双差伪距改正值对第n+1历元下的单差载波相位预测值 和单差伪距预测值 进行校正，进而按照步骤4的差分策略进行数据复原，得到未简化的载波相位改正值和伪距改正值；步骤7、流动站接收本地的观测数据，并根据历元时间t选择对应历元时间下的流动站数据，与基准站发送的载波相位改正值和伪距改正值进行差分定位处理，从而完成塔筒设施的沉降监测。