一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑的方法

技术领域

本发明涉及地质监测技术领域，尤其涉及一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑的方法。

背景技术

在地质灾害和重大工程项目形变监测项目中，GNSS高精度解算软件以较短的时间间隔给出监测站点相对于基准站点的位移变化值。这个相对位移变化值误差影响因素有：A、站点距离：随距离增加而增大，B、测站环境：如测站周围遮挡情况、测站多路径影响等，综合起来大部分定位误差大约为2～5毫米，部分情况仅能达到厘米级精度。在监测对象无位移变化时，将这个位移变化值展示在以时间为横轴、位移变化值为纵轴的可视化图表中，位移变化值曲线呈锯齿状，偶尔有尖峰突起。

当前解算软件一般直接输出解算结果或取最近N个解算结果平均值作为当前时段的解算结果，从一定程度上降低了锯齿状形态的波峰和波谷，但无法完全消除锯齿状形态的存在。锯齿状形态和尖峰突起的存在为基于门限阈值的告警带来一定误报和漏报，不利于告警策略的实现和监测单位的群测群防工作。

因此，如何解决解算结果尖峰突起问题、锯齿状形态问题，同时保留高精度解算结果位移趋势，降低误报漏报，是一个亟需解决的技术问题。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑的方法，旨在解决现有技术中存在无法完全消除锯齿状形态，带来一定误报和漏报的技术问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面，提出了一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑的方法，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的方法包括如下步骤：

确定时段时长，包括单历元解算时段、解算结果平滑输出时段和数据平滑时段；

收集平滑时段解算结果数据；

计算平滑时段解算结果算术平均值，并对每一个解算结果计算与结果算术平均值的距离；

根据解算结果与结果算术平均值距离的大小进行排序，并剔除与均值距离最大的5％数据；

将解算结果输出时段做剔除特例处理，并将过滤后的结果按解算结果输出时段求各分量的均值；

使用趋势平滑公式求各分量最终结果值，平滑结束并输出结果。

优选的，确定时段时长是根据1个平滑输出时段包含10个及以上单历元解算时段，1个数据平滑时段包含60-100个平滑输出时段的规则，确定单历元解算时段、解算结果平滑输出时段和数据平滑时段。

优选的，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的方法使用平滑时段内均值位置向量为基准，计算所有解算结果与均值的距离，对得到的距离进行排序，按百分比门限从大到小剔除，以去掉不稳定值。

优选的，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的方法在过滤时会产生一个特例，即对最后一个结果输出时段内的解算值，当输出时段内按距离百分比门限剔除率达到30％以上，则不剔除。

优选的，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的方法在过滤后的位置向量数据从X、Y、Z三个方向按解算结果输出时段求平均值，每个解算结果输出时段都得到一个平均后的位置向量数据；再对这组位置向量数据进行趋势平滑，平滑公式如下：

其中n为平滑时段内的解算结果输出间隔个数，x

本发明的第二方面，提出一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑的系统，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的系统包括：

数据收集单元：收集平滑时段解算结果数据；

平滑时段解算结果计算单元：计算平滑时段解算结果算术平均值，对每一个解算结果计算与结果算术平均值的距离，对与结果均值的距离进行排序；

数据过滤单元：剔除与均值距离最大的5％数据，对当前解算结果输出时段做剔除特例处理；

趋势平滑单元：过滤后结果按解算结果输出时段求各分量的均值，使用趋势平滑公式求各分量最终结果值，输出平滑结果。

本发明中，通过对高精度解算结果进行平滑处理，解决了解算结果尖峰突起问题，解决了锯齿状形态问题，同时保留了高精度解算结果位移趋势，使得在使用门限阈值模型生成告警信息时位移变化值更接近真实位移值，有效降低误报漏报。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑方法的步骤原理示意图；

图2为本发明提出的时段关系示意图；

图3为本发明平滑实施前展示图；

图4为本发明平滑实施后展示图；

图5为本发明平滑后滑坡过程监测图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出了一种实施例，参照图1，图1为本发明提出的一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑方法的步骤原理示意图。

如图1所示，在本实施例中，一种GNSS高精度抗锯齿解算结果平滑的方法，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的方法包括如下步骤：

确定时段时长，包括单历元解算时段、解算结果平滑输出时段和数据平滑时段；

收集平滑时段解算结果数据；

计算平滑时段解算结果算术平均值，并对每一个解算结果计算与结果算术平均值的距离；

根据解算结果与结果算术平均值距离的大小进行排序，并剔除与均值距离最大的5％数据；

将解算结果输出时段做剔除特例处理，并将过滤后的结果按解算结果输出时段求各分量的均值；

使用趋势平滑公式求各分量最终结果值，平滑结束并输出结果。

进一步的，在高精度解算结果的平滑前需要事先确定三个时间段，如图2所示，图2为本发明提出的时段关系示意图，包括单历元解算时段、解算结果平滑输出时段和数据平滑时段；这三个时段时长根据项目具体情况配置，一般1个平滑输出时段包含10个以上单历元解算时段，而数据平滑时段则为60至100个平滑输出时段长。

进一步的，高精度解算结果的平滑主要技术要点为过滤和趋势平滑，通过这两个过程的数据处理，达到高精度解算结果输出无锯齿或少锯齿、以及保留位移变化趋势的目的。

进一步的，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的方法使用平滑时段内均值位置向量为基准，计算所有解算结果与均值的距离，对得到的距离进行排序，按百分比门限从大到小剔除，以去掉不稳定值。

进一步的，对多路径效应较轻、遮挡不严重、基线较短的项目，过滤百分比可以取5％以下，甚至无需过滤；反之，过滤百分比取5％～10％，视具体项目而定。

进一步的，过滤时有一个特例，即对最后一个结果输出时段内的解算值，若该时段内按距离百分比门限剔除率达到30％以上，则最好不要剔除，这种情况可能是真实发生位移，需要保留以保证形变监测的灵敏度。

进一步的，所述高精度抗锯齿解算结果平滑的方法在过滤后的位置向量数据从X、Y、Z三个方向按解算结果输出时段求平均值，每个解算结果输出时段都得到一个平均后的位置向量数据；再对这组位置向量数据进行趋势平滑，平滑公式如下：

其中n为平滑时段内的解算结果输出间隔个数，x

具体的，本发明的平滑方法用在某地质灾害滑波监测项目中，图3和图4分别为平滑前后对比图，其中图5为滑波过程监测图。说明平滑过程保留了位移变化趋势，能够快速地反应位移变化，同时又使得图表更加平滑，客户不再受锯齿状数据误报的困扰。

本发明对高精度解算结果进行平滑处理，解决了解算结果尖峰突起问题，解决了锯齿状形态问题，同时保留了高精度解算结果位移趋势，使得在使用门限阈值模型生成告警信息时位移变化值更接近真实位移值，有效降低误报漏报。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。