CN111965678B - 一种基于北斗或gps的铁路路基沉降监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统及方法，设置两个基准点和若干监测点接收卫星信号，一个基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置坐标，另一基准点的位置作为误差判别基础，并进行相应处理；计算当前沉降值。本发明通过设置两个稳定基准点，进行误差判断，对解算结果进一步补偿，提高了沉降监测精度。本发明设置两个稳定基准点，采用一个基准点的数据作为基准进行解算，没有增加计算的复杂性；当出现一般超差时，进行基准点切换，重新计算，实现了故障的自动处理，不必通过报警处理；当出现严重超差时，首先进行故障自动处理并进行累计，当累计超差时才进行报警处理，自动化程度高，降低了误警率。

Description

一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统及方法
技术领域
本发明涉及铁路监测技术领域，尤其涉及一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统及方法。
背景技术
GPS(Global Positioning System)即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。
北斗卫星导航系统空间信号精度将优于0.5米；全球定位精度将优于10米，测速精度优于0.2米/秒，授时精度优于20纳秒；亚太地区定位精度将优于5米，测速精度优于0.1米/秒，授时精度优于10纳秒，整体性能大幅提升。
在人为或者自然的条件下会造成采空区的塌陷或沉降，当变形过大时，采空区将会发生塌陷，这种微小的变形是不能被人眼查别到的，但是这种小位移是可以通过北斗系统监测发现，通过北斗监测设备，能够监测路基的沉降变化。北斗卫星导航系统主要采用相位差分技术进行实时解算，能够得到厘米级定位精度。
然而现有的监测方式存在以下缺陷：
(1)采集数据的方式容易受到各种因素的干扰，影响监测的精度，造成误警；
(2)没有对各个监测点的数据进行综合分析；
(3)仅仅实现了监测，但并没有对危险情况进行预测。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统及方法，设置两个稳定基准点，二者的数据进行误差判断，对解算结果进一步补偿，提高了沉降监测精度并自动处理部分故障，降低了误警率。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，包括数据采集子系统、数据处理子系统以及数据分析及发布子系统；
所述数据采集子系统包括若干定位终端接收机，设置在基准点和监测点接收卫星信号；所述基准点为两个；
所述数据处理子系统对各个接收机发送的数据进行实时解码，以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置坐标，以第二基准点的位置判断是否误差大小，如果不大于第一阈值，则不进行补偿直接输出各个监测点的位置坐标，如果大于第一阈值不大于第二阈值则对监测点的位置坐标进行补偿后输出，如果超过第二阈值，则所述数据采集子系统重新接收卫星信号或者将第二基准点作为基准，重新进行差分定位解算；
所述数据分析及发布子系统接收所述数据处理子系统输出的各个监测点的位置坐标，计算当前沉降值并在超过阈值时输出报警信息，进行沉降值预测并在沉降预测值超过阈值时输出预警信息。
进一步地，所述定位终端接收机包括卫星接收机、卫星信号接收天线、电力供电模块、太阳能供电模块、无线通讯模块以及避雷针。
进一步地，基准点设置在稳定区域，年平均下沉和位移小于3mm；监测点设置在铁路路基容易发生沉降的位置；采用支撑杆稳定支撑所述定位终端接收机。
进一步地，所述数据处理子系统判断是否误差大小具体为：
计算竖直方向坐标差值
Figure BDA0002655726460000031
和/或距离差σ，并分别与各自第一、第二阈值比较；
Figure BDA0002655726460000032
Figure BDA0002655726460000033
其中，第二基准点的位置为(x02,y02,z02)，上标t表示当前时刻，上标s表示存储的标准坐标值。
进一步地，所述数据处理子系统进行补偿具体为：
Figure BDA0002655726460000034
第一基准点的位置分别为(x01,y01,z01)；第i个监测点坐标为(xi,yi,zi)，
Figure BDA0002655726460000035
为第i个监测点补偿后的纵向坐标，
Figure BDA0002655726460000036
为第i个监测点的纵向坐标，上标t-1表示上一个解算时刻。
进一步地，所述数据处理子系统第二基准点作为基准，重新进行差分定位解算包括：第一基准点的位置判断是否误差大小，如果不大于第一阈值，则不进行补偿直接输出各个监测点的位置坐标，则不进行补偿，直接输出各个监测点的结算坐标；如果大于第一阈值不大于第二阈值则对监测点的位置坐标进行补偿后输出，如果超过第二阈值，则所述数据采集子系统重新接收卫星信号。
进一步地，所述数据分析及发布子系统计算当前沉降值，如果当前沉降值超过累积沉降阈值或与上一次沉降值比较超过分时沉降阈值，则输出报警信息，计算沉降预测值，如果超过累积沉降阈值则输出预警信息。
进一步地，所述数据分析及发布子系统内置预测模型基于监测点的沉降值数据计算沉降预测值，所述预测模型为人工神经网络预测模型或灰度预测模型。
进一步地，所述数据分析及发布子系统对误差超过第二阈值的次数进行累计，当超过累计阈值时，输出误差过大报警信号。
本发明另一方面提供一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，包括以下步骤：
(1)设置至少两个基准点和若干监测点，分别安装定位终端接收机，接收卫星信号；
(2)对两个基准点和若干监测点的卫星信号进行解码，以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置坐标，以第二基准点的位置判断误差大小，如果不大于第一阈值，则不进行补偿直接输出各个监测点的位置坐标，如果大于第一阈值不大于第二阈值则对监测点的位置坐标进行补偿后输出，如果超过第二阈值，则重新接收卫星信号或者将第二基准点作为基准，重新进行差分定位解算；
(3)基于各个监测点的位置坐标，计算当前沉降值并在超过阈值时输出报警信息，进行沉降值预测并在沉降预测值超过阈值时输出预警信息。
进一步地，基准点设置在稳定区域，年平均下沉和位移小于3mm；监测点设置在铁路路基容易发生沉降的位置；采用支撑杆稳定支撑所述定位终端接收机。
进一步地，以第二基准点的位置判断误差大小包括：
计算竖直方向坐标差值
Figure BDA0002655726460000041
和/或距离差σ，并分别与各自第一、第二阈值比较；
Figure BDA0002655726460000042
Figure BDA0002655726460000043
其中，第二基准点的位置为(x02,y02,z02)，上标t表示当前时刻，上标s表示存储的标准坐标值。
进一步地，步骤(2)具体包括：
2.1以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置；
2.2计算第二基准点竖直方向坐标差值
Figure BDA0002655726460000051
及距离差σ；进行判断，如果二者均满足阈值要求，则不进行补偿，进入步骤(3)；如果
Figure BDA0002655726460000052
或σ任一值超过其第一阈值，且未超过其第二阈值，则进入步骤2.3；如果
Figure BDA0002655726460000053
或σ任一值超过其第二阈值，则进入步骤2.4；进入步骤2.4优先于进入步骤2.3；第一基准点的位置分别为(x01,y01,z01)；第i个监测点坐标为(xi,yi,zi)，
Figure BDA0002655726460000054
为第i个监测点补偿后的纵向坐标；
2.3基于第二基准点竖直方向坐标差值进行对每个监测点的补偿，进入步骤(3)；
2.4更改为采用第二基准点作为基准，采用差分定位结算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置；
2.5计算第一基准点竖直方向坐标差值
Figure BDA0002655726460000055
及距离差σ′，
Figure BDA0002655726460000056
进行判断，如果
Figure BDA0002655726460000057
和σ′均满足阈值要求，则不进行补偿，进入步骤(3)；如果
Figure BDA0002655726460000058
或σ′任一值超过其第一阈值，且未超过其第二阈值，则进入步骤2.6；如果
Figure BDA0002655726460000059
或σ′任一值超过其第二阈值，则进入步骤2.7；进入步骤2.7优先于进入步骤2.6；
2.6基于第一基准点竖直方向坐标差值进行对每个监测点的补偿，进入步骤(3)；
2.7返回步骤(1)，重新接收卫星信号。
进一步地，步骤2.3中补偿计算公式为：
Figure BDA0002655726460000061
步骤2.4中补偿计算公式为：
Figure BDA0002655726460000062
Figure BDA0002655726460000063
为第i个监测点的纵向坐标，上标t-1表示上一个解算时刻。
进一步地，对第二基准点竖直方向坐标差值和第一基准点竖直方向坐标差值超过第二阈值的次数进行累计，当超过累计阈值时，输出误差过大报警信号。
进一步地，步骤(3)中计算当前沉降值，如果当前沉降值超过累积沉降阈值或与上一次沉降值比较超过分时沉降阈值，则输出报警信息，计算沉降预测值，如果超过累积沉降阈值则输出预警信息。
进一步地，步骤(3)进行沉降值预测采用预测模型，基于监测点的沉降值数据计算沉降预测值，所述预测模型为人工神经网络预测模型或灰度预测模型。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明通过设置两个稳定基准点，二者的数据进行误差判断，对解算结果进一步补偿，提高了沉降监测精度。
(2)本发明设置两个稳定基准点，采用一个基准点的数据作为基准进行解算，没有增加计算的复杂性；当出现一般超差时，进行基准点切换，重新计算，实现了故障的自动处理，不必通过报警处理；当出现严重超差时，首先进行故障自动处理并进行累计，当累计超差时才进行报警处理，自动化程度高，降低了误警率。
(3)本发明对沉降值进行预测，实现了沉降预警，进一步保证了路基安全。
(4)本发明绘制每个监测点的沉降曲线及三维沉降分布图，便于获取沉降历史变化和沉降分布信息，可以进一步确定沉降区域等信息。
附图说明
图1是基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统组成示意图；
图2基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测流程图；
图3为补偿处理流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统是一个集计算机技术、通信技术、网络技术、北斗技术等高新技术于一体的综合系统技术。主要由数据采集子系统、数据处理子系统、数据分析及发布子系统组成，组成图如图1所示。
在基准点和监测点接收卫星信号，并将信号通过网络通信系统传输到数据处理子系统；数据处理子系统实现卫星原始观测数据解码及定位解算，并将定位解算的结果发送至数据分析与发布子系统。数据处理子系统对基准点观测数据进行坐标基准自动化解算，为铁路及其路基沉降监测提供坐标基准，对监测点观测数据进行差分解算，获取路基沉降情况；数据分析及发布子系统实现坐标基准结果及监测结果的分析、发布、可视化及危险预警等。
(1)数据采集子系统
数据采集子系统包括若干定位终端接收机，设置在基准点和监测点接收卫星信号。
定位终端接收机包括卫星接收机，卫星信号接收天线，配备电力线缆供电和太阳能供电，采用4G网络传输监测数据；并设置避雷针保护终端安全。
接收天线设计需要防周围环境干扰，为多星多频测量型天线，采用多馈点设计方案，实现相位中心与几何中心的重合，将天线对测量误差的影响降低到最小；天线单元要增益高，方向图波束宽，确保低仰角信号的接收效果，在一些遮挡较严重的场合仍能正常搜星；带有抗多路径扼流板，有效降低多路径对测量精度的影响。
为了防雨淋、日晒，防风，延长天线使用寿命，接收天线的保护罩采用全封闭式GNSS专用天线罩。天线罩需具有防酸、防盐雾、防紫外线、防腐、耐冲击、电绝缘性佳，透波性强等特性，且需具有较好抗老化性能，使用寿命长，满足在高温，低寒等恶劣环境中的使用要求。
本发明设置两个基准点，并认为基准点的坐标不发生改变。基准点应避开地质构造不稳定区域，设置在基础坚实稳定，易于长期保存，并有利于安全作业的地方，年平均下沉和位移小于3mm；参考站需要与各定位测点定时联测、为保证精度要求需要定期人工复核。
监测点设置在铁路路基容易发生沉降的位置，易于发生滑坡、沉陷等局部变形的地点，如地下水位变化较大的地点。
设置支撑杆稳定支撑所述定位终端接收机。
监测站和基准站利用多频卫星导航接收天线接收多频点卫星信号，并通过接收机将收到的信号经放大、处理后通过无线网络将数据传输到数据处理子系统。
(2)数据处理子系统
数据处理子系统，对各个接收机发送的数据进行实时解码及定位解算。以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置。
第一、第二基准点的位置在短时间内是不变的，因此计算出第二基准点的坐标相对于上一次是基本不变的，可以设定第一阈值L1，如果差值超过第一阈值L1表明由于干扰导致了测量精度受到影响，需要进行补偿。可以进一步设定第二阈值L2，如果超过第二阈值L2，表明数据误差过大，需要重新测量。差值采用竖直方向坐标差值
Figure BDA0002655726460000091
及距离差σ，
Figure BDA0002655726460000092
分别设置两个参数各自阈值，任一超差则进行相应处理。
当
Figure BDA0002655726460000093
或σ1＜σ≤σ2，则基于差值进行对每个监测点的补偿；σ1，σ2分别为距离差的第一阈值和第二阈值。
第一、第二基准点的位置分别为(x01,y01,z01)、(x02,y02,z02)；第i个监测点坐标为(xi,yi,zi)，对zi进行补偿，基于补偿后竖直方向坐标
Figure BDA0002655726460000094
计算沉降。
在一个实施例中，采用距离比来计算
Figure BDA0002655726460000095
计算公式为：
Figure BDA0002655726460000096
其中上标t表示当前时刻的坐标值，t-1表示上一采样时刻的坐标值，s表示存储的标准坐标值。
Figure BDA0002655726460000097
或σ>σ2，则将超差计数器的数值加1，更改为采用第二基准点作为基准，采用差分定位结算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置；再进行判断，如果
Figure BDA0002655726460000098
或σ1＜σ′≤σ2，则基于差值进行对每个监测点的补偿；如果
Figure BDA0002655726460000099
或σ′>σ2，则将超差计数器的数值加1，并重新采集数值进行计算。当超差计数器的数值超过设定阈值时输出误差报警。
(3)数据分析及发布子系统
数据分析及发布子系统基于补偿后的竖直方向坐标
Figure BDA0002655726460000101
绘制每个监测点的沉降曲线，计算累积沉降并判断是否超过累积沉降阈值，计算设定时间间隔的沉降值并判断是否超过分时沉降阈值，如果超过阈值则发布报警信息。数据分析及发布子系统还可以绘制三维沉降分布图，并通过服务平台展示，可以进一步获取沉降分布信息。
数据分析及发布子系统内置预测模型，采用各个监测点的沉降数据预测沉降值，当沉降值超过累积沉降阈值时，输出报警信息。
在一个实施例中内置预测模型采用四层的人工神经网络模型，输入采用该监测点的沉降监测的数据24个点，包括当前时刻数据并回溯另外23个数据点，间隔为△t，△t优选为24小时、3天、7天或10天。人工神经网络模型采用历史数据训练，直至满足精度要求，完成训练并进行封装。
在又一实施例中内置预测模型采用灰度预测模型，采用各个监测点的沉降数据预测沉降值。选取间隔为△t的N个数据点，其中包括当前时刻数据点，△t优选为24小时、3天、7天或10天。预测△t后的沉降值。
数据分析及发布子系统一方面基于当前沉降值，进行累积沉降阈值和分时沉降阈值的判断，另一方面基于预测值，进行累积沉降阈值的判断，实现了实时监控与预警。
本发明另一方面提供一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，结合图2包括以下步骤：
(1)设置至少两个基准点和若干监测点，分别安装定位终端接收机，接收卫星信号。
(2)对卫星信号进行解码、差分定位解算及补偿处理；补偿处理具体流程结合图3，包括：
2.1以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置。
2.2计算第二基准点竖直方向坐标差值，
Figure BDA0002655726460000102
及距离差
Figure BDA0002655726460000111
进行判断，如果二者均满足阈值要求，则不进行补偿，直接输出各个监测点的结算坐标；如果
Figure BDA0002655726460000112
或σ任一值超过其第一阈值，且未超过第二阈值，则进入步骤2.3，即
Figure BDA0002655726460000113
或σ1＜σ≤σ2；如果
Figure BDA0002655726460000114
或σ>σ2，则进入步骤2.4，且进入步骤2.4优先于进入步骤2.3。
2.3基于差值进行对每个监测点的补偿，结束补偿流程。
采用距离比来计算
Figure BDA0002655726460000115
计算公式为：
Figure BDA0002655726460000116
其中上标t表示当前时刻的坐标值，t-1表示上一采样时刻的坐标值，s表示存储的标准坐标值。
2.4将超差计数器的数值加1，更改为采用第二基准点作为基准，采用差分定位结算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置；
2.5计算第一基准点竖直方向坐标差值，
Figure BDA0002655726460000117
及距离差
Figure BDA0002655726460000118
进行判断，如果二者均满足阈值要求，则不进行补偿，直接输出各个监测点的结算坐标；如果
Figure BDA0002655726460000119
或σ任一值超过其第一阈值，且未超过第二阈值，则进入步骤2.6，即
Figure BDA00026557264600001110
或σ1＜σ′≤σ2；如果
Figure BDA00026557264600001111
或σ′>σ2，则进入步骤2.7，且进入步骤2.7优先于进入步骤2.6。
2.6基于差值进行对每个监测点的补偿，结束补偿流程。
采用距离比来计算
Figure BDA00026557264600001112
计算公式为：
Figure BDA0002655726460000121
其中上标t表示当前时刻的坐标值，t-1表示上一采样时刻的坐标值，s表示存储的标准坐标值。
2.7将超差计数器的数值加1，并重新采集数值进行计算。此次采集数据不进行进一步处理。
当超差计数器的数值超过设定阈值时输出误差报警。
(3)基于补偿后的竖直方向坐标
Figure BDA0002655726460000122
绘制每个监测点的沉降曲线，计算累积沉降并判断是否超过累积沉降阈值，计算设定时间间隔的沉降值并判断是否超过分时沉降阈值，如果超过阈值则发布报警信息。采用各个监测点的沉降数据预测沉降值，当沉降值超过累积沉降阈值时，输出报警信息。
进一步地，预测采用人工神经网络模型预测或灰度预测模型预测。
综上所述，本发明涉及一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统及方法，设置两个基准点和若干监测点接收卫星信号，一个基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置坐标，另一基准点的位置作为误差判别基础，并进行相应处理；计算当前沉降值。本发明通过设置两个稳定基准点，进行误差判断，对解算结果进一步补偿，提高了沉降监测精度。本发明设置两个稳定基准点，采用一个基准点的数据作为基准进行解算，没有增加计算的复杂性；当出现一般超差时，进行基准点切换，重新计算，实现了故障的自动处理，不必通过报警处理；当出现严重超差时，首先进行故障自动处理并进行累计，当累计超差时才进行报警处理，自动化程度高，降低了误警率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (15)

1.一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，包括数据采集子系统、数据处理子系统以及数据分析及发布子系统；
所述数据采集子系统包括若干定位终端接收机，设置在基准点和监测点接收卫星信号；所述基准点为两个；
所述数据处理子系统对各个接收机发送的数据进行实时解码，以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置坐标；以第二基准点的位置判断误差大小；计算竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000011
和距离差σ，并分别与各自第一、第二阈值比较；如果均不大于第一阈值，则不进行补偿直接输出各个监测点的位置坐标，如果竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000012
和距离差σ中任一值大于其第一阈值且不大于其第二阈值，则对监测点的位置坐标进行补偿后输出；如果竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000013
和距离差σ中任一值超过其第二阈值，将第二基准点作为基准，重新进行差分定位解算；第一基准点的位置判断误差大小，计算竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000014
和距离差σ′，并分别与各自第一、第二阈值比较；如果均不大于其第一阈值，则不进行补偿直接输出各个监测点的位置坐标；如果竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000015
和距离差σ′中任一值大于其第一阈值且不大于其第二阈值，则对监测点的位置坐标进行补偿后输出，如果竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000016
和距离差σ′中任一值超过其第二阈值，则所述数据采集子系统重新接收北斗卫星信号；
所述数据分析及发布子系统接收所述数据处理子系统输出的各个监测点的位置坐标，计算当前沉降值并在超过阈值时输出报警信息，进行沉降值预测并在沉降预测值超过阈值时输出预警信息。
2.根据权利要求1所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述定位终端接收机包括卫星接收机、卫星信号接收天线、电力供电模块、太阳能供电模块、无线通讯模块以及避雷针。
3.根据权利要求1或2所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，基准点设置在稳定区域，年平均下沉和位移小于3mm；监测点设置在铁路路基容易发生沉降的位置；采用支撑杆稳定支撑所述定位终端接收机。
4.根据权利要求1或2所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统判断误差大小具体为：
计算第二基准点竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000021
和/或距离差σ，并分别与各自第一、第二阈值比较；
Figure FDA0003357891760000022
Figure FDA0003357891760000023
计算第一基准点竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000024
Figure FDA0003357891760000025
及距离差
Figure FDA0003357891760000026
其中，第一基准点的位置为(x01,y01,z01)，第二基准点的位置为(x02,y02,z02)，上标t表示当前时刻，上标s表示存储的标准坐标值。
5.根据权利要求4所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统进行补偿具体为：
Figure FDA0003357891760000027
或
Figure FDA0003357891760000028
第一基准点的位置分别为(x01,y01,z01)；第i个监测点坐标为(xi,yi,zi)，
Figure FDA0003357891760000031
为第i个监测点补偿后的纵向坐标，
Figure FDA0003357891760000032
为第i个监测点的纵向坐标，上标t-1表示上一个解算时刻。
6.根据权利要求5所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据分析及发布子系统计算当前沉降值，如果当前沉降值超过累积沉降阈值或与上一次沉降值比较超过分时沉降阈值，则输出报警信息，计算沉降预测值，如果超过累积沉降阈值则输出预警信息。
7.根据权利要求6所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据分析及发布子系统内置预测模型基于监测点的沉降值数据计算沉降预测值，所述预测模型为人工神经网络预测模型或灰度预测模型。
8.根据权利要求7所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测系统，其特征在于，所述数据分析及发布子系统对第二基准点竖直方向坐标差值和第一基准点竖直方向坐标差值超过第二阈值的次数进行累计，当超过累计阈值时，输出误差过大报警信号。
9.一种基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设置至少两个基准点和若干监测点，分别安装定位终端接收机，接收卫星信号；
(2)对两个基准点和若干监测点的卫星信号进行解码，以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置坐标，以第二基准点的位置判断误差大小；
步骤(2)具体包括：
2.1以第一基准点作为基准，差分定位解算的方式计算第二基准点及各个监测点的位置；
2.2计算第二基准点竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000033
及距离差σ；进行判断，如果二者均满足阈值要求，则不进行补偿，进入步骤(3)；如果
Figure FDA0003357891760000041
或σ任一值超过其第一阈值，且未超过其第二阈值，则进入步骤2.3；如果
Figure FDA0003357891760000042
或σ任一值超过其第二阈值，则进入步骤2.4；进入步骤2.4优先于进入步骤2.3；
2.3基于第二基准点竖直方向坐标差值进行对每个监测点的补偿，进入步骤(3)；
2.4更改为采用第二基准点作为基准，采用差分定位解算的方式计算第一基准点及各个监测点的位置；
2.5计算第一基准点竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000043
Figure FDA0003357891760000044
及距离差σ′，
Figure FDA0003357891760000045
进行判断，如果
Figure FDA0003357891760000046
和σ′均满足阈值要求，则不进行补偿，进入步骤(3)；如果
Figure FDA0003357891760000047
或σ′任一值超过其第一阈值，且未超过其第二阈值，则进入步骤2.6；如果
Figure FDA0003357891760000048
或σ′任一值超过其第二阈值，则进入步骤2.7；进入步骤2.7优先于进入步骤2.6；
2.6基于第一基准点竖直方向坐标差值进行对每个监测点的补偿，进入步骤(3)；
2.7返回步骤(1)，重新接收卫星信号。
(3)基于各个监测点的位置坐标，计算当前沉降值并在超过阈值时输出报警信息，进行沉降值预测并在沉降预测值超过阈值时输出预警信息。
10.根据权利要求9所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，其特征在于，基准点设置在稳定区域，年平均下沉和位移小于3mm；监测点设置在铁路路基容易发生沉降的位置；采用支撑杆稳定支撑所述定位终端接收机。
11.根据权利要求9或10所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，其特征在于，以第二基准点的位置判断误差大小包括：
计算第二基准点竖直方向坐标差值
Figure FDA0003357891760000051
和/或距离差σ，并分别与各自第一、第二阈值比较；
Figure FDA0003357891760000052
Figure FDA0003357891760000053
其中，第二基准点的位置为(x02,y02,z02)，上标t表示当前时刻，上标s表示存储的标准坐标值。
12.根据权利要求11所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，其特征在于，步骤2.3中补偿计算公式为：
Figure FDA0003357891760000054
步骤2.6中补偿计算公式为：
Figure FDA0003357891760000055
Figure FDA0003357891760000056
为第i个监测点的纵向坐标，上标t-1表示上一个解算时刻。
13.根据权利要求12所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，其特征在于，对第二基准点竖直方向坐标差值和第一基准点竖直方向坐标差值超过第二阈值的次数进行累计，当超过累计阈值时，输出误差过大报警信号。
14.根据权利要求13所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，其特征在于，步骤(3)中计算当前沉降值，如果当前沉降值超过累积沉降阈值或与上一次沉降值比较超过分时沉降阈值，则输出报警信息，计算沉降预测值，如果超过累积沉降阈值则输出预警信息。
15.根据权利要求14所述的基于北斗或GPS的铁路路基沉降监测方法，其特征在于，步骤(3)进行沉降值预测采用预测模型，基于监测点的沉降值数据计算沉降预测值，所述预测模型为人工神经网络预测模型或灰度预测模型。
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