GNSS地质灾害实时监测数据处理研究

发布时间：2020-06-09 23:58

【摘要】：火山、滑坡等突发性的地质灾害发生突然,危害巨大,人们难于防范,造成的损失往往十分严重,因此对其进行及时且准确的监测显得尤为重要。这就对GNSS变形监测的实时性和精确性提出了新的要求。因此,为了满足精度和实时性要求,本文对GNSS相对定位理论进行了深入的研究,重点研究了GPS与北斗联合定位的原理与关键技术,并将抗差序贯平差的算法应用于GNSS实时监测。本文的主要研究内容与结论如下:(1)详细介绍了GPS、GLONASS与北斗时间系统、坐标系统以及信号播发方式。针对GPS与北斗联合相对定位中随机模型确定的问题,利用超短基线对各卫星系统观测值误差进行分析。结果表明:BDS卫星观测值与GPS卫星残差基本一致,两类观测值可作为同等精度观测量进行处理,而对GLONASS卫星观测数据适当降权参与平差计算。(2)为满足地质灾害监测的实时性与精度,同时提高平差结果的稳健性,详细介绍了有关参数改变的抗差序贯平差的理论,并将抗差序贯平差的参数估计方法应用于GNSS数据的实时解算。该方法解决了单历元解法中卫星数不足4时的平差问题,并且不受周跳的影响。结果表明:监测点位的水平方向误差的RMS在1-2.5cm,高程方向误差的RMS在2-3cm之间,并能很好的避免粗差的影响。(3)为了验证GPSBDS组合系统在复杂环境下地质灾害监测的优势,利用车载动态相对定位的方式来模拟地质灾害的变形期,分别从模糊度固定率和卫星的PDOP值两个方面进行分析,结果表明:GPSBDS组合系统可以有效提高动态定位的精度,保证定位的连续性,尤其适用于复杂环境的GNSS动态定位。(4)将GPS与北斗组合的抗差序贯平差算法应用于宣杭铁路及东侧土坝变形监测,并与GPS与北斗单系统的处理结果的做对比,结果表明:GPSBDS组合系统的精度在E、N、U三个方向均优于单系统。
【图文】：

轨迹图,卫星星下点,可用,空间

还包括一些如 WAAS、EGNOS 以及 MSAS 等广域增强系统，另外未来建设的系统也会被涵盖在内。 GNSS 卫星星座概述1 GPSGPS 系统是美国耗时 20 多年花费 300 多亿美元建立起来的精密卫星导航定位系成至今，GPS 的用途已经从军用拓展到生活的方方面面。下至陆地、海洋，上空间，静如变形监测，动若导弹导航，近至大地测量学、地球物理学，远达交、海洋气象学。可以说是只要我们想到的，GPS 它都做到了。GPS 卫星星座总共有 24 颗卫星，包括 21 颗工作卫星和 3 颗备用卫星，在 6 个为 20200 公里的地心轨道平面内均匀分布，，每个轨道四颗卫星。卫星轨道平面道平面间的夹角为 55°，各个轨道平面的升交点赤经之差为 60°，轨道上四个升交角距为 90°，周期是 11 时 58 分（恒星时），地面轨道图如图 2.1 所示[40]。

轨迹图,卫星星下点,可用,空间

72 08 Cs 7-15-15 8-12-15 C373 10 Rb 10-31-15 12-9-15 E270 32 Rb 2-5-16 3-9-16 F1.1.2 GLONASS前苏联基于第一代卫星导航系统 CICADA，吸取了美国 GPS 系统的成功经验，了第二代全球导航卫星系统 GLONASS，该系统于 1982 年 10 月开始构建，1996 年完成 24 颗卫星满星座的 GLONASS。但是由于 GLONASS 卫星的作业寿命过短，上俄罗斯经济的低迷，导致 GLONASS 系统处于临济崩溃的边缘。为了扭转这一局罗斯政府于 2001 年提出了恢复、发展以及广泛应用 GLONASS 的计划，并且成功011 年底补齐了 24 颗卫星。卫星星下点的轨迹如图 2.2 所示，其中用三种颜色表示不同的轨道面。对比图 2.1 可以看出，GLONASS 系统的轨道倾角高，而使星下点迹分布范围更广，能对高纬度地区提供较好的 PNT 服务。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P228.4;P694

【参考文献】