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项目年度编号
2100100628
中图分类号
TN92
成果公布年份
2021
成果简介
自然灾害以及长期服役造成的形变均会造成基础设施(如桥梁、矿区、水坝、边坡等)的结构变形和损伤，从而引发断裂、垮塌等灾害事故，造成人员伤亡和财产损失。微形变监测可测量出目标物体的微弱形变，能有效提前预警各类基础设施形变灾害的发生。微形变灾害监测地多处于恶劣的自然环境中，对可靠性要求高，因此部署微形变监测系统存在如下重大技术难题：(1)恶劣监测环境下达到毫米级监测精度难；(2)无线弱覆盖场景下监测数据实时可靠传输难；(3)多源异构监测数据分析及安全预警难。
为解决上述技术难题，项目组历时十余年攻关，基于自主可控、成本低、易布设的北斗定位技术，构建了微形变灾害的前端高精度检测、数据传输和后端分析预警体系，取得如下创新性成果：(1)创新了基于北斗的实时动态三维毫米级高精度定位技术，解决了恶劣监测环境下北斗定位难以达到毫米级精度的难题。提出了抗干扰能力强的多系统多频段定位方法，自动识别并剔除干扰信号，提高了定位的准确性；提出了中心化的多点联合解算算法，基于实时无线传输汇集多点监测数据进行联合二次平滑处理，消除了解算结果中的尖峰和锯齿，实现了实时动态毫米级高精度定位。(2)创新了无线弱覆盖场景下多播异构网融合高效传输技术，解决了恶劣通信场景下监测数据实时可靠传输难的难题。给出了多播异构网络融合通信的传输和覆盖模型及其理论性能分析，优化了功率分配，实现了低功耗传输；提出了空天地一体化网络覆盖下保障无线连接连续性的策略，保证了传输的可靠性和实时性；提出了北斗短报文补发方法，解决了北斗终端短报文丢失的问题。(3)完成了具有完全自主知识产权的微形变测量、传输设备和安全预警平台。研制了国产化高稳定北斗定位终端，为同类设备定位精度最高，提供了微形变监测领域的核心测量装备；研制了支持6种网络的无线通信终端，实现了高可靠低时延的多播异构网络传输，提供了微形变监测领域的核心传输装备；创新了多源异构监测数据的实时处理和安全预警机制，研制了多源异构监测数据的分析处理及安全预警平台，实现了监测数据的清洗处理、异常识别、指标预测、安全预警。
项目形成授权发明/实用新型/外观专利19/2/2件、软著41件；专著1本，CNKI他引696次；SCI论文98篇，SCI-E他引1293次，其中ESI热点论文1篇，高被引论文3篇；企业标准2项。以王家耀院士为组长的科技成果评价委员会的评价意见为：成果总体技术达到国际先进水平，其中在多播异构网融合高效传输技术，北斗导航终端设备监测精度、可靠性等方面，达到国际领先水平。成果已成功应用于四川、贵州、江西、西藏、云南、重庆等地上百项地灾、桥梁、边坡及大坝微形变监测项目，累计销售额7.48亿元，利润8800余万元，经济效益良好。成果成功预警了广巴高速道路边坡滑坡、四川凉山州冕宁县水塘村滑坡和江西省新余市湖陂村滑坡等事件，避免了人员财产损失，社会效益显著。
完成人
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