面向桥梁监测的GNSS单频单历元定位关键模型研究

论文摘要

随着全球导航卫星系统的日益完善,GNSS精密定位技术以其实时全天候自动化等特点在桥梁动态变形监测方面逐渐展现其巨大的优势,已广泛应用于斜拉桥、悬索桥等柔性公路桥梁的位移监测。单频单历元GNSS基线解算采用双差处理技术,使得GNSS测量值中的大部分误差均能得到较好地削弱,且单频接收机成本低,多/单系统双差后解算精度较高,适用于精度要求较高且监测点位密集的桥梁监测领域。但是,单频单历元基线解算应用于桥梁监测领域尚存在以下问题:（1）桥梁环境下面临信号衍射和多路径现象,传统随机模型难以反映实际观测噪声水平;（2）多路径误差通过双差处理无法被消除,严重影响解算精度;（3）单GPS系统模糊度固定成功率低可靠性差。论文针对以上问题,研究了基于固定解残差的随机模型、基于KF-RTSS的多GNSS的恒星日滤波法去多路径以及附有基线长度约束的GNSS多系统桥梁监测方法。本文的主要工作和成果如下:1)根据观测值质量短时间保持基本不变的特性,研究了基于反映观测值精度的固定解残差的定权方法,设计了详细的技术流程图和相应步骤。实验使用了两组桥梁监测数据进行不同系统不同随机模型的比较。结果表明,基于固定解残差的定权方法可以有效提高模糊度固定成功率,尤其是对于平均观测卫星数较少的GPS系统有很大的提升。2)研究了GPS、BDS和Galileo卫星的运行规律,建立了GNSS多路径误差与卫星重复周期的关系。采取基于观测值域的恒星日滤波法结合单差残差重构技术去除多路径,在此基础上引入了KF-RTSS方法对单差残差去噪处理,提取多路径误差模型,并与小波滤波、EMD分解等方法进行对比,效果相当;多路径误差改正后,基线解算ENU方向偏差得到了较大改进。3)针对单GPS系统解算浮点解精度不高导致模糊度固定效果差的情况,采用GPS/Galileo单频单历元技术结合基线长度约束对桥梁位移进行监测。利用两组GPS/Galileo监测数据,对单GPS、基线长度约束GPS、GPS/Galileo和基线长度约束GPS/Galileo的性能进行了比较。结果表明,加入Galileo系统和基线长度约束均能有效提高GPS监测桥梁模糊度固定成功率。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 变量注释表
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究意义
•   1.3 研究现状
•   1.4 研究内容
•   1.5 章节安排
• 2 单频GNSS基线解算原理
•   2.1 GNSS误差源
•   2.2 GNSS观测模型
•   2.3 GNSS随机模型
•   2.4 GNSS数据处理流程
• 3 基于固定解残差的GNSS随机模型
•   3.1 引言
•   3.2 GNSS验前随机模型
•   3.3 GNSS验后随机模型
•   3.4 实验分析
•   3.5 本章小结
• 4 GNSS多路径误差特性与处理
•   4.1 多路径误差特性
•   4.2 多路径误差改正
•   4.3 实验
•   4.4 本章小结
• 5 附有基线长度约束的GPS/Galileo桥梁监测模型
•   5.1 浮点解对模糊度固定的影响
•   5.2 附有基线长度约束的GPS/Galileo双差单频单历元数学模型
•   5.3 大桥监测数据分析
•   5.4 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨威

导师: 张秋昭

关键词: 单频单历元,随机模型,多路径误差,基线约束,桥梁监测

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 自然地理学和测绘学,公路与水路运输

单位: 中国矿业大学

分类号: P228.4;U446

总页数: 100

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