1.一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,建立探测模型;
步骤1‑1,提取北斗导航系统卫星原始观测值,包括伪距、载波相位观测值,并计算卫星相应的高度角,方位角信息;
步骤1‑2,基于伪距和载波相位观测值分别计算L4和CMC组合观测值;
步骤1‑3,对L4和CMC组合观测值进行小波变换去噪处理,同时使用自适应滑动窗口模型滤除固定常量,保证L4和CMC组合观测值的精度;
步骤1‑4,按照高度角方位角有序分类存储,建立基于L4和CMC组合观测值的洪水探测模型;
步骤2,使用基于L4组合观测值的洪水探测法探测;
步骤3,使用基于CMC组合观测值的洪水探测法探测;
步骤4,结合步骤2和步骤3的探测结果分析处理,若两种算法都存在标记,则认为存在洪水危险,需进行洪水预警处理;若只有一种情况出现标记,则更新原有探测模型,提高原有模型探测精度和准确率。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,所述的步骤1‑2的计算模型如下:L4≡L1‑L2 (1)
其中,L1和L2分别代表北斗B1和B2频段的载波相位观测值;CMC组合观测值计算模型表示如下:s
CMC=P‑λφ=ρ+c(δtr‑δt)+I+T+λN+M+ε (2)其中,P为北斗卫星B1频段的伪距观测值,λ是B1频段的波长,φ表示B1频段的载波相位s观测值;p代表卫星与接收机之间的几何距离,δtr和δt分别是接收机的钟差和卫星的钟差,c代表是光速;I代表的是电离层延迟,T代表的是对流层延迟影响;N即为载波模糊度参数,若不发生周跳的情况下,该参数不变;M和ε分别为伪距多径和随机噪声。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,所述的步骤1‑3,采用基于小波变换去噪模型对步骤2中生成的L4和CMC组合观测值进行去噪处理,滤除高频随机噪声,包括以下子步骤:子步骤1‑3‑1,选取小波变换母基函数,构建二进离散正交小波变换函数,公式如下所示:‑j/2 ‑j
ψj,k(t)=a ψ(a t‑kb) (3)其中,a和b分别是尺度参数和平移参数;j是系数因子,k是转换参数;同时,离散小波变换系数可以定义为:上式中,x(t)是待变换信号,ψ(t)是小波函数;
子步骤1‑3‑2,选取去噪阈值策略,采用基于高度角约束的自适应阈值策略进行去噪,公式如下所示:式中,E表示当前去噪数据平均高度角;NJ是当前分解层的数据长度,J是当前分解层数;
σJ是当前分解层待分解信号的噪声标准差,通过公式σJ=median{|NJ|}/0.6745计算;
子步骤1‑3‑3,对去噪后的小波系数进行信号重构,输出去噪后的观测值;
重构公式表示如下:
通过上述过程,可以滤除高频随机噪声对L4和CMC组合观测值的影响,提取精确的L4和CMC组合观测值。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,所述的步骤2和步骤3均使用小波变换去噪模型去噪处理和使用自适应滑动窗口模型滤除固定常量,自适应滑动窗口模型包括以下子步骤:子步骤3‑1,在高度角由0度到30度的上升阶段,选择窗口前向后向联合平滑;
子步骤3‑2,当卫星高度角大于30度时,此阶段选择前向窗口平滑模式;
子步骤3‑3,在高度角由30度到0度的下降阶段,此时采用后向滑动窗口进行滤波去噪。
5.根据权利要求4所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,自适应滑动窗口模型的窗口长度以10度为准。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,所述的步骤2包括以下子步骤:子步骤2‑1,根据原始伪距和载波相位观测值计算当前探测日的L4组合观测值,得到当前历元时刻的L4组合观测值;
子步骤2‑2,滤除高频噪声和固定常量,得到精确的L4组合观测值残差;
子步骤2‑3,将此刻的L4组合观测值残差与步骤1的模型进行对比,选取对比参考基准为该历元时刻卫星的高度角和方位角;
子步骤2‑4,若差值大于设定阈值,则进行洪水标记,若没有则不标记,并输出结果。
7.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,所述的子步骤2‑4的阈值为L4组合观测值上升偏差达0.5cm。
8.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,所述的步骤3包括以下子步骤:子步骤3‑1,根据原始伪距和载波相位观测值计算当前探测日的CMC组合观测值,得到当前历元时刻的CMC组合观测值;
子步骤3‑2,滤除高频噪声和固定常量,得到精确的CMC组合观测值;
子步骤3‑3,将此刻的CMC组合观测值残差与步骤1的模型进行对比,选取对比参考基准为该历元时刻卫星的高度角和方位角;
子步骤3‑4,若差值大于设定阈值,则进行洪水标记,若没有则不标记,并输出结果。
9.根据权利要求8所述的一种基于北斗卫星L4和CMC组合观测值洪水探测方法,其特征在于,所述的子步骤3‑4的阈值为CMC组合观测值上升偏差达0.2m。