本技術(shù)涉及地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測，尤其涉及一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(beidou?navigation?satellite?system,bds)是我國自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的三維坐標(biāo)和速度以及時間信息，基于gnss的實時動態(tài)定位(real-time?kinematic，rtk)技術(shù)通過基準(zhǔn)站與監(jiān)測站觀測數(shù)據(jù)的差分處理，可實時獲取監(jiān)測站當(dāng)前歷元的高精度三維坐標(biāo)，具有收斂速度快、響應(yīng)時間短、定位精度高等優(yōu)勢，常被用于實時捕捉滑坡的突變信息，因此成為目前應(yīng)用最為廣泛的gnss滑坡形變監(jiān)測技術(shù)。

2、然而，監(jiān)測目標(biāo)在滑坡發(fā)育發(fā)展的不同階段，運動狀態(tài)呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的特征，傳統(tǒng)的基于kalman濾波的rtk監(jiān)測方法對監(jiān)測目標(biāo)慢速蠕動位移(例如速率小于0.5mm/s，持續(xù)時間大于300s的位移)不敏感，位移狀態(tài)難以被快速準(zhǔn)確識別，易造成變形響應(yīng)慢和變形漏判，不能及時的針對地質(zhì)災(zāi)害滑坡形變給出預(yù)警，容易造成不利影響。

3、因此，目前急需一種能夠快速準(zhǔn)確地識別和反映監(jiān)測目標(biāo)的緩慢運動狀態(tài)特征和滑坡位移趨勢的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例提供一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測方法，用以解決上述相關(guān)技術(shù)中不能快速準(zhǔn)確地識別慢速蠕動位移的缺陷，采用自適應(yīng)滑動窗口寬度調(diào)節(jié)和自適應(yīng)過程噪聲調(diào)節(jié)，實現(xiàn)檢測目標(biāo)的位移狀態(tài)及位移趨勢的快速準(zhǔn)確識別，可以為地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測提供實時準(zhǔn)確的動態(tài)位移序列信息，所述技術(shù)方案如下：

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測方法，包括：

3、每間隔預(yù)設(shè)時刻獲取監(jiān)測目標(biāo)的實時觀測數(shù)據(jù)；

4、對所述實時觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時動態(tài)相對定位，得到所述監(jiān)測目標(biāo)的位移量時間序列；

5、基于所述位移量時間序列進(jìn)行滑動窗口濾波，計算滑動窗口內(nèi)對應(yīng)的位移標(biāo)識量；

6、將當(dāng)前滑動窗口的位移標(biāo)識量與前一滑動窗口的位移標(biāo)識量進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果確定所述監(jiān)測目標(biāo)的位移運動狀態(tài)，基于所述位移運動狀態(tài)確定下一滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲調(diào)節(jié)因子；

7、基于所述過程噪聲調(diào)節(jié)因子調(diào)整所述下一窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲；在所述下一滑動窗口內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行所述對所述實時觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時動態(tài)相對定位的步驟；

8、基于所述當(dāng)前滑動窗口對應(yīng)的實時動態(tài)相對定位的結(jié)果確定所述監(jiān)測目標(biāo)的形變量。

9、在第一方面的一種可選方案中，所述基于所述位移量時間序列進(jìn)行滑動窗口濾波，計算滑動窗口內(nèi)對應(yīng)的位移標(biāo)識量之前，還包括：

10、對所述位移量時間序列中的每個位移量按照數(shù)值大小進(jìn)行排序，基于所述排序的結(jié)果生成對應(yīng)的位移量數(shù)值序列。

11、在第一方面的一種可選方案中，所述位移標(biāo)識量包括基于所述位移量數(shù)值序列計算得到的位移中位數(shù)和位移四分位距；

12、所述基于比較結(jié)果確定所述監(jiān)測目標(biāo)的位移運動狀態(tài)，并基于所述位移運動狀態(tài)確定下一滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲調(diào)節(jié)因子，包括：

13、若所述位移運動狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)或勻速狀態(tài)，則所述下一滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲調(diào)節(jié)因子與所述當(dāng)前滑動窗口保持相同；

14、若所述位移運動狀態(tài)為加速狀態(tài)或減速狀態(tài)，則基于所述當(dāng)前滑動窗口的位移中位數(shù)和位移四分位距調(diào)整下一所述滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲調(diào)節(jié)因子。

15、在第一方面的一種可選方案中，所述若所述位移運動狀態(tài)為加速狀態(tài)或減速狀態(tài)，則基于所述當(dāng)前滑動窗口的位移中位數(shù)和位移四分位距調(diào)整所述滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲調(diào)節(jié)因子，包括：

16、分別獲取所述監(jiān)測目標(biāo)在站心坐標(biāo)系下每個方向上的位移量時間序列對應(yīng)的位移標(biāo)識量；

17、基于所述位移標(biāo)識量計算每個方向上的位移速率；

18、基于所述位移速率計算得到對應(yīng)方向的過程噪聲調(diào)節(jié)因子。

19、在第一方面的一種可選方案中，所述基于比較結(jié)果確定所述監(jiān)測目標(biāo)的位移運動狀態(tài)之后，還包括：

20、若所述位移運動狀態(tài)為所述靜止?fàn)顟B(tài)或所述勻速狀態(tài)，則將所述當(dāng)前滑動窗口的滑動窗口寬度作為所述下一滑動窗口的滑動窗口寬度；

21、若所述位移運動狀態(tài)為所述加速狀態(tài)，則將所述當(dāng)前滑動窗口的滑動窗口寬度減小后作為所述下一滑動窗口的滑動窗口寬度；

22、若所述位移運動狀態(tài)為所述減速狀態(tài)，則將所述當(dāng)前滑動窗口的滑動窗口寬度增大后作為所述下一滑動窗口的滑動窗口寬度；

23、執(zhí)行所述基于所述位移運動狀態(tài)確定所述下一滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲調(diào)節(jié)因子的步驟。

24、第二方面，本技術(shù)實施例還提供一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測裝置，包括：

25、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于每間隔預(yù)設(shè)時刻獲取監(jiān)測目標(biāo)的實時觀測數(shù)據(jù)，對所述實時觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時動態(tài)相對定位，得到所述監(jiān)測目標(biāo)的位移量時間序列；

26、滑動窗口濾波模塊，用于對所述位移量時間序列進(jìn)行滑動窗口濾波；

27、計算模塊，用于基于所述位移量時間序列計算得到滑動窗口內(nèi)對應(yīng)的位移標(biāo)識量；

28、自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊，用于將當(dāng)前滑動窗口的位移標(biāo)識量與前一滑動窗口的位移標(biāo)識量進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果確定所述監(jiān)測目標(biāo)的位移運動狀態(tài)，基于所述位移運動狀態(tài)確定下一滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲調(diào)節(jié)因子，并基于所述過程噪聲調(diào)節(jié)因子調(diào)整下一滑動窗口內(nèi)kalman濾波的過程噪聲；

29、所述數(shù)據(jù)獲取模塊還用于在所述下一滑動窗口內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行所述對所述實時觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時動態(tài)相對定位的步驟；

30、形變監(jiān)測模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前滑動窗口對應(yīng)的實時動態(tài)相對定位的結(jié)果確定所述監(jiān)測目標(biāo)的形變量。

31、第三方面，本技術(shù)實施例還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)本技術(shù)實施例第一方面或第一方面的任意一種實現(xiàn)方式提供的方法。

32、第四方面，本技術(shù)還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)本技術(shù)實施例第一方面或第一方面的任意一種實現(xiàn)方式提供的方法。

33、本技術(shù)一些實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

34、(1)根據(jù)探測到的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測體慢速變形位移狀態(tài)特征，可以自適應(yīng)地調(diào)節(jié)滑動窗口寬度及濾波定位解算中的位置狀態(tài)過程噪聲方差陣，使得監(jiān)測的相關(guān)參數(shù)能夠與監(jiān)測目標(biāo)的位移速率相匹配。

35、(2)能夠在有效抑制觀測噪聲、保證動態(tài)位移監(jiān)測精度的前提下，通過合理調(diào)節(jié)濾波過程中的噪聲調(diào)節(jié)因子，使濾波狀態(tài)模型可以與監(jiān)測目標(biāo)的實際運動狀態(tài)保持一致，從而能夠在監(jiān)測目標(biāo)加速、勻速、減速等運動的全過程準(zhǔn)確快速地反映監(jiān)測目標(biāo)的慢速位移，大幅提高對監(jiān)測目標(biāo)慢速蠕動位移監(jiān)測的靈敏度，從而可以為地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測早期預(yù)警提供精準(zhǔn)可靠、高時間分辨率的動態(tài)位移和運動趨勢信息，為防范地質(zhì)災(zāi)害提供了可靠的保障。