基于差分GPS的坡体位移定位系统设计

论文摘要

随着人类科学技术的发展,社会的进步,边坡地形受到人类活动尤其是工程建设等因素的影响,其稳定性与结构性受到了一定的破坏,会引起坡体位移,甚至产生滑坡。中国安全生产科学研究院近年来自主研发的基于地基合成孔径雷达差分干涉测量技术的边坡位移遥感监测系统,能够对露天矿边坡、排土场边坡、尾矿库坝坡、水电库沿岸和坝体边坡、山体滑坡、大型建筑物的变形、沉降等不同地质状况实施大范围、连续性的监测,从而给边坡支护和工程建设等等工程提供技术依据。这对于保障人民群众生命财产安全以及工程建设安全作业有着至关重要的意义。本文提出了一种应用于边坡合成孔径雷达的,基于差分GPS的坡体位移定位模块化子系统设计思路与定位算法改进论证。系统通过对位移区域中心点进行斜距、仰角、测量点位置等数据的采集,通过算法对位移点位置以及位移区域估测范围进行定位输出。本文在核心定位算法上,对传统加权质心算法提出了一种新的优化改进方法,在基于RSSI定位机制的极大似然估计法思想上提出了偏移量概念,并通过其对加权因子进行优化改进,并通过实验对其降低定位误差的能力进行了验证。本文对系统的整体构架、工作流程、以及核心算法的设计与论证进行了叙述,并通过设计系统仿真对本定位系统的合理性、可行性进行了实验验证。文章首先介绍了现有的几种常见无线定位算法,并分析了各自的基本定位原理。其中包括基于距离的无线定位算法以及与距离无关的无线定位算法,同时简要叙述了几种算法中相应的测距、采集数据的原理方法,并分析了各类算法存在的优缺点。然后针对于本系统,对系统的整体架构以及算法选择与设计进行了介绍与论证。针对于核心算法,对其改进加权因子的理论依据与实验论证进行了详细阐述。文章最后对现有设计进行了实验分析,在实验环境内,对设置好的模拟位移点进行定位,并通过不同算法下的定位结果来验证改进后算法的合理性与可行性。实验结果表明,本文所提出的基于差分GPS的坡体位移定位系统设计,为边坡位移测量定位提供了一种可行的高精度定位方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 差分GPS定位技术研究现状
•   1.4 研究内容及章节安排
• 第二章 无线定位算法
•   2.1 无线定位算法中测距的方法
•   2.2 基于测距的无线定位算法
•   2.3 与测距无关的无线定位算法
• 第三章 坡体位移定位系统的整体架构与工作原理综述
•   3.1 系统整体设计
•   3.2 差分GPS技术分析及其工作原理
•     3.2.1 载波相位差分GPS技术分析
•     3.2.2 差分GPS工作原理
•   3.3 雷达测距原理与工作流程
•     3.3.1 激光雷达测距原理
•     3.3.2 雷达测距系统工作流程
•   3.4 系统定位算法综述
• 第四章 定位算法设计与优化改进
•   4.1 算法设计与论证
•   4.2 算法优化改进与论证
•   4.3 位移区域范围估测方法与论证
•   4.4 本章小结
• 第五章 实验结果及分析
•   5.0 实验环境搭建
•   5.1 差分GPS定位实验结果
•     5.1.1 硬件简介
•     5.1.2 差分GPS定位结果
•   5.2 激光雷达测距结果
•   5.3 坡体位移定位系统仿真环境与实验结果
•     5.3.1 仿真平台简介
•     5.3.2 系统定位实验结果
•   5.4 实验结果分析
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 研究展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张天

导师: 牛长流,付忠祥

关键词: 差分,边坡雷达,无线定位

来源: 北方工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 地质学,建筑科学与工程,电信技术

单位: 北方工业大学

分类号: TU43;TN958.98

总页数: 65

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