本技術(shù)涉及北斗衛(wèi)星應(yīng)用，更具體地說，本技術(shù)涉及一種基于北斗定位的高速公路滑坡監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、北斗衛(wèi)星是中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為全球用戶提供高精度、高可靠性的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，北斗衛(wèi)星的應(yīng)用非常廣泛，涵蓋了交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、地震預(yù)報、公共安全等多個領(lǐng)域，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，特別是高速公路監(jiān)測方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，它能夠?qū)崟r追蹤車輛位置，為高速公路的車流量監(jiān)測提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，便于交通管理部門及時掌握路況，有效疏導(dǎo)交通，減少擁堵，同時，北斗衛(wèi)星可用于監(jiān)測高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)，比如橋梁、邊坡等的微小位移，提前預(yù)警安全隱患，保障高速公路設(shè)施安全，總之，北斗衛(wèi)星的應(yīng)用是現(xiàn)代高速公路系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)支撐，對保障高速公路的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

2、現(xiàn)有的高速公路滑坡監(jiān)測利用北斗定位系統(tǒng)實時獲取邊坡位置信息，并通過傳感器網(wǎng)絡(luò)(如傾斜和加速度傳感器)監(jiān)測土體位移和變形，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)分析歷史數(shù)據(jù)以識別滑坡模式，為滑坡預(yù)警和防治提供了有效支持，然而，北斗衛(wèi)星信號會與周圍物體(如樹木和地形等)發(fā)生反射或折射產(chǎn)生多路徑效應(yīng)，尤其是在降雨過程中降雨會對多路徑效應(yīng)產(chǎn)生顯著影響，降雨會導(dǎo)致信號衰減，增加信號傳播的阻力，此外，濕潤環(huán)境可能使地面和其他物體表面變得光滑，增強(qiáng)信號的反射效果，進(jìn)一步加劇多路徑效應(yīng)，降低了定位精度，從而掩蓋了真實的滑移趨勢，導(dǎo)致不能及時識別潛在的滑坡風(fēng)險，因此，如何降低多路徑效應(yīng)對邊坡滑移趨勢監(jiān)測的影響，從而提高滑坡預(yù)測的準(zhǔn)確性成為了業(yè)界面臨的難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于北斗定位的高速公路滑坡監(jiān)測系統(tǒng)及方法，可降低多路徑效應(yīng)對邊坡滑移趨勢監(jiān)測的影響，從而提高滑坡預(yù)測的準(zhǔn)確性。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種基于北斗定位的高速公路滑坡監(jiān)測方法，包括如下步驟：

3、監(jiān)測高速公路邊坡在滑坡過程中不同位置監(jiān)測處的衛(wèi)星接收機(jī)，并通過北斗定位系統(tǒng)獲取各個衛(wèi)星接收機(jī)的位置信息；

4、從所有的位置信息中提取出各個衛(wèi)星接收機(jī)和高速公路邊坡之間的位置映射關(guān)系；

5、通過每個衛(wèi)星接收機(jī)在水平方向上的累積位移確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置反饋，根據(jù)所有的位置反饋和所述位置映射關(guān)系確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置波動；

6、獲取所述高速公路邊坡中的內(nèi)部巖層分布，根據(jù)所述內(nèi)部巖層分布和每個衛(wèi)星接收機(jī)在垂直方向上的沉降量確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中位置沉降的穩(wěn)定度，進(jìn)而通過所有的穩(wěn)定度和所述北斗定位系統(tǒng)中各個衛(wèi)星在不同時間點的衛(wèi)星圖像確定所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形；

7、通過所有的位置波動和所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在高速公路邊坡在滑坡過程中的位置置信值。

8、在一些實施例中，從所有的位置信息中提取出各個衛(wèi)星接收機(jī)和高速公路邊坡之間的位置映射關(guān)系具體包括：

9、構(gòu)建邊坡分析模型；

10、獲取所述高速公路邊坡所在區(qū)域的降雨數(shù)據(jù)；

11、結(jié)合所述降雨數(shù)據(jù)對所述邊坡分析模型設(shè)定參數(shù)；

12、通過所有的位置信息確定每個衛(wèi)星接收機(jī)的位移變化量；

13、根據(jù)所有的位移變化量和所述邊坡分析模型確定各個衛(wèi)星接收機(jī)和高速公路邊坡之間的位置映射關(guān)系。

14、在一些實施例中，通過每個衛(wèi)星接收機(jī)在水平方向上的累積位移確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置反饋具體包括：

15、對每個衛(wèi)星接收機(jī)在水平方向上的累積位移進(jìn)行時間序列分析，得到所述每個衛(wèi)星接收機(jī)的位移趨勢特征；

16、根據(jù)每個衛(wèi)星接收機(jī)在水平方向上累積位移的梯度變化量和每個衛(wèi)星接收機(jī)的位移趨勢特征確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置反饋。

17、在一些實施例中，根據(jù)所有的位置反饋和所述位置映射關(guān)系確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置波動具體包括：

18、對所有的位置反饋進(jìn)行線性擬合，得到位置反饋曲線；

19、根據(jù)所述位置反饋曲線和所述位置映射關(guān)系確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置特征向量；

20、通過所有的位置特征向量確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置波動。

21、在一些實施例中，根據(jù)所述內(nèi)部巖層分布和每個衛(wèi)星接收機(jī)在垂直方向上的沉降量確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中位置沉降的穩(wěn)定度具體包括：

22、根據(jù)所述高速公路邊坡中內(nèi)部巖層分布的剖面圖確定所述內(nèi)部巖層分布的穩(wěn)定特征；

23、對每個衛(wèi)星接收機(jī)在垂直方向上的沉降量進(jìn)行偏差分析，得到所述每個衛(wèi)星接收機(jī)位置的沉降偏差度；

24、根據(jù)所述穩(wěn)定特征和每個衛(wèi)星接收機(jī)位置的沉降偏差度確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中位置沉降的穩(wěn)定度。

25、在一些實施例中，通過所有的穩(wěn)定度和所述北斗定位系統(tǒng)中各個衛(wèi)星在不同時間點的衛(wèi)星圖像確定所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形具體包括：

26、通過所述北斗定位系統(tǒng)中各個衛(wèi)星在不同時間點的衛(wèi)星圖像確定所述高速公路邊坡在滑坡過程中的變形特征值；

27、根據(jù)所有的穩(wěn)定度和所述變形特征值確定所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形。

28、在一些實施例中，通過所有的位置波動和所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在高速公路邊坡在滑坡過程中的位置置信值具體包括：

29、對所有的位置波動進(jìn)行空間插值，生成所述高速公路邊坡的滑移波動分布圖；

30、通過所述滑移波動分布圖和所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在高速公路邊坡在滑坡過程中的位置置信值。

31、第二方面，本技術(shù)提供一種基于北斗定位的高速公路滑坡監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

32、監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測高速公路邊坡在滑坡過程中不同位置監(jiān)測處的衛(wèi)星接收機(jī)，并通過北斗定位系統(tǒng)獲取各個衛(wèi)星接收機(jī)的位置信息；

33、處理模塊，用于從所有的位置信息中提取出各個衛(wèi)星接收機(jī)和高速公路邊坡之間的位置映射關(guān)系；

34、所述處理模塊，還用于通過每個衛(wèi)星接收機(jī)在水平方向上的累積位移確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置反饋，根據(jù)所有的位置反饋和所述位置映射關(guān)系確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置波動；

35、所述處理模塊，還用于獲取所述高速公路邊坡中的內(nèi)部巖層分布，根據(jù)所述內(nèi)部巖層分布和每個衛(wèi)星接收機(jī)在垂直方向上的沉降量確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中位置沉降的穩(wěn)定度，進(jìn)而通過所有的穩(wěn)定度和所述北斗定位系統(tǒng)中各個衛(wèi)星在不同時間點的衛(wèi)星圖像確定所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形；

36、執(zhí)行模塊，用于通過所有的位置波動和所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在高速公路邊坡在滑坡過程中的位置置信值。

37、第三方面，本技術(shù)提供一種計算機(jī)設(shè)備，所述計算機(jī)設(shè)備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有代碼，所述處理器被配置為獲取所述代碼，并執(zhí)行上述的基于北斗定位的高速公路滑坡監(jiān)測方法。

38、第四方面，本技術(shù)提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的基于北斗定位的高速公路滑坡監(jiān)測方法。

39、本技術(shù)公開的實施例提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

40、本技術(shù)提供的基于北斗定位的高速公路滑坡監(jiān)測系統(tǒng)及方法中，首先，監(jiān)測高速公路邊坡在滑坡過程中不同位置監(jiān)測處的衛(wèi)星接收機(jī)，并通過北斗定位系統(tǒng)獲取各個衛(wèi)星接收機(jī)的位置信息；從所有的位置信息中提取出各個衛(wèi)星接收機(jī)和高速公路邊坡之間的位置映射關(guān)系；通過每個衛(wèi)星接收機(jī)在水平方向上的累積位移確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置反饋，根據(jù)所有的位置反饋和所述位置映射關(guān)系確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置波動；獲取所述高速公路邊坡中的內(nèi)部巖層分布，根據(jù)所述內(nèi)部巖層分布和每個衛(wèi)星接收機(jī)在垂直方向上的沉降量確定所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中位置沉降的穩(wěn)定度，進(jìn)而通過所有的穩(wěn)定度和所述北斗定位系統(tǒng)中各個衛(wèi)星在不同時間點的衛(wèi)星圖像確定所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形；通過所有的位置波動和所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在高速公路邊坡在滑坡過程中的位置置信值。

41、由此可見，本技術(shù)中可以通過所有的位置波動和所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在高速公路邊坡在滑坡過程中的位置置信值；其中，首先，通過每個衛(wèi)星接收機(jī)在垂直方向上的沉降量從高速公路邊坡中的內(nèi)部巖層分布中提取出每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中位置沉降的穩(wěn)定度，其中，所述穩(wěn)定度表示衡量衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中沉降量變化穩(wěn)定性的指標(biāo)，穩(wěn)定度能夠識別邊坡的潛在滑移風(fēng)險，然后，從北斗定位系統(tǒng)中各個衛(wèi)星在不同時間點的衛(wèi)星圖像中提取出所述高速公路邊坡在滑坡過程中監(jiān)測邊坡發(fā)生形變的變形特征值，進(jìn)而根據(jù)所有的穩(wěn)定度和變形特征值得到所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形，其中，所述時效變形表示高速公路邊坡在不同時間點的變形累積的參數(shù)值，通過時效變形可修正多路徑效應(yīng)導(dǎo)致監(jiān)測邊坡變形響應(yīng)時所表現(xiàn)出滯后效應(yīng)，提高對邊坡滑移趨勢的判斷；其次，對所有的位置信息進(jìn)行量化，得到各個衛(wèi)星接收機(jī)與高速公路邊坡之間映射空間位置的位置映射關(guān)系，通過位置映射關(guān)系能夠動態(tài)評估高速路邊坡的穩(wěn)定性，進(jìn)一步，通過每個衛(wèi)星接收機(jī)在水平方向上的累積位移得到所述每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置反饋，通過位置反饋可以追蹤高速路邊坡在水平方向上的滑移趨勢，進(jìn)而，對所有的位置反饋和所述位置映射關(guān)系進(jìn)行量化得到每個衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置波動，其中，位置波動表示衛(wèi)星接收機(jī)在滑坡過程中的位置隨時間變化發(fā)生波動的特征值，位置波動反映了邊坡在滑坡過程中的滑移趨勢，位置波動越大，邊坡在滑坡過程中的滑移趨勢越大，反之亦然；然后，對所有的位置波動進(jìn)行空間插值，得到所述高速公路邊坡的滑移波動分布圖，所述滑移波動分布圖可以減少單點數(shù)據(jù)中多路徑效應(yīng)帶來的誤差，即使某些監(jiān)測點受到多路徑效應(yīng)影響，分布圖仍能從整體上準(zhǔn)確反映邊坡的穩(wěn)定狀況，從而提高數(shù)據(jù)的可靠性，進(jìn)而，通過滑移波動分布圖和所述高速公路邊坡在滑坡過程中的時效變形確定每個衛(wèi)星接收機(jī)在高速公路邊坡在滑坡過程中的位置置信值，其中，所述位置置信值表示評估衛(wèi)星接收機(jī)的位置在高速公路邊坡滑坡過程中可信度的指標(biāo)，通過位置置信值可以補(bǔ)償衛(wèi)星信號產(chǎn)生的多路徑效應(yīng)，從而提高滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度；綜上所述，本技術(shù)的方案可降低多路徑效應(yīng)對邊坡滑移趨勢監(jiān)測的影響，從而提高滑坡預(yù)測的準(zhǔn)確性。