实时高频GPS流动观测系统构建中的关键技术研究
发布时间：2022-07-02 15:15
传统地震观测手段在地震观测、地震预警中发挥着重要作用,但实际应用中仍存在两个问题:（1）宽频带地震仪在遇到强震动时会存在量程限幅问题,因而无法很好记录完整的地震波形,使得在近震和大震中震级估计严重偏低;（2）传统地震仪器的观测量为地面速度和加速度,需要通过一次或两次积分才能得到位移,而受仪器倾斜、旋转等因素影响,积分过程中误差传递造成误差积累,可能限制积分结果的精确度,进而影响震级估计、地壳形变等后续的应用。这些问题都会给地震参数确定以及地震应用,尤其是地震预警中震级快速确定带来很大困难。高频GPS能够直接获取地面的动态位移而无需积分,可避免误差积累问题,对低频位移信号敏感,位移记录不受振幅限制,能够很好记录大震造成的地表位移和形变,这些特点都很好地弥补了传统手段的不足。高频GPS技术有其独特优势,在地震预警和流动观测中引入实时高频GPS观测已经势在必行。高频GPS技术在地震预警和流动观测中其必要性和优势还表现在以下几方面:（1）连续高频GPS可以直接观测地震引起的地面动态位移,记录周期1秒以上长周期地震波以及地面永久真实位移,包括地震仪难以记录到的蠕变信息,同时它具有不受地面位移幅度...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
论文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 研究现状与进展
1.3 研究依据与技术路线
1.3.1 研究依据
1.3.2 研究的技术路线
1.4 关键技术问题
1.5 主要创新点与结论
第二章 基本原理
2.1 GPS基础知识
2.1.1 时间系统
2.1.2 基本坐标系统
2.2 基本观测方程
2.2.1 伪距测量
2.2.2 载波相位观测
2.2.3 单点定位
2.2.4 差分定位
2.2.5 静态定位
2.2.6 动态定位
2.3 组合观测值
2.4 误差分析
2.4.1 卫星星历误差
2.4.2 卫星钟差
2.4.3 相对论效应
2.4.4 电离层延迟
2.4.5 对流层延迟
2.4.6 多路径误差
2.4.7 接收机钟差
2.4.8 引力延迟
2.4.9 地球自转改正
2.4.10 天线相位中心改正
2.4.11 固体潮改正
第三章 硬件系统准备与实验
3.1 GPS设备准备
3.1.1 一般性检验
3.1.2 接收机内部噪声水平检验
3.1.3 天线相位中心水平偏差及稳定性检验
3.1.4 TEQC检验
3.2 硬件系统与各功能测试
3.2.1 软硬件测试
3.2.2 实时数据传输测试
3.3 流动台站构建需要注意的事项
3.3.1 对流动站的要求
3.3.2 对参考站的要求
第四章 软件系统搭建
4.1 常用GPS软件平台
4.1.1 BERNESE软件
4.1.2 GIPSY/OASIS软件
4.1.3 PANDA软件
4.1.4 RTKLIB软件
4.1.5 GAMIT/GLOBK软件
4.1.6 软件平台的选择
4.2 软件系统搭建
4.2.1 实时动态处理模块
4.2.2 事后动态处理模块
4.2.3 静态数据处理模块
4.3 网络文件的获取
4.3.1 tables文件
4.3.2 精密星历
4.3.3 国际高频GNSS数据
4.4 实时解算时间可行性验证
第五章 应用初探
5.1 实时解算模拟
5.2 多参考站动态解算结果分析
第六章 GPS的震级标度探讨与震级估算
6.1 数据来源
6.1.1 GPS原始数据收集与处理
6.1.2 数字化文献数据
6.2 震级标度研究方法
6.3 震级标度探讨与分析
6.3.1 新回归关系式及对比
6.3.2 震例检验
6.4 讨论与分析
6.4.1 震级标度公式的有效距离范围
6.4.2 GPS适宜测定的震级范围
6.4.3 地形、场地、传播路径和震源机制对震级的影响
6.5 结论
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
附录
附录1 部分脚本代码
GNSS观测数据自动实时解算
GNSS观测数据事后逐历元解算
其他脚本
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用高频GNSS数据提取地震波信号方法研究[J]. 李新星,林剑,陈正松. 全球定位系统. 2016(05)
[2]高频GNSS资料的强震震相识别与震中确定[J]. 林牧,杨少敏,刘刚,黄勇. 大地测量与地球动力学. 2016(04)
[3]利用高频GNSS资料进行强震的震相识别和震中反演[J]. 林牧,杨少敏,刘刚,黄勇. 科技视界. 2015(27)
[4]利用高频GPS反演强震面波震级的最优适用范围探讨[J]. 陈娜,龚涛,李萌,冯威,费先明. 大地测量与地球动力学. 2015(03)
[5]基于高频GPS位移时序的芦山地震特性分析[J]. 顾铁,李萌,陈聪,刘江. 科学技术与工程. 2015(16)
[6]高频GNSS形变波的震相识别:模拟实验与实例分析[J]. 刘刚,聂兆生,方荣新,李恒,黄勇,于来宝,贾治革,赵斌,杨少敏,谭凯. 地球物理学报. 2014(09)
[7]GPS在我国地震研究中的应用现状与展望[J]. 李希亮,李霞,王方建,王峰,李亚军. 震灾防御技术. 2014(03)
[8]利用高频GPS确定大地震震中和震级研究:2008年汶川8.0级地震应用结果[J]. 方荣新,施闯,王广兴,刘经南. 中国科学:地球科学. 2014(01)
[9]用trackRT进行实时GPS数据处理[J]. 王俊,谭凯,杨少敏,刘刚,赵斌,王伟,牛奔. 大地测量与地球动力学. 2013(S1)
[10]GPS在地壳形变和板块运动监测中的应用[J]. 钱进,韩志云,林学峰,吴星. 测绘与空间地理信息. 2013(06)
博士论文
[1]GPS观测结果的精化分析与中国大陆现今地壳形变场研究[D]. 王敏.中国地震局地质研究所 2009
硕士论文
[1]高频GPS实时动态定位技术应用研究[D]. 牛犇.中国地震局地震研究所 2013
本文编号：3654595
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
论文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 研究现状与进展
1.3 研究依据与技术路线
1.3.1 研究依据
1.3.2 研究的技术路线
1.4 关键技术问题
1.5 主要创新点与结论
第二章 基本原理
2.1 GPS基础知识
2.1.1 时间系统
2.1.2 基本坐标系统
2.2 基本观测方程
2.2.1 伪距测量
2.2.2 载波相位观测
2.2.3 单点定位
2.2.4 差分定位
2.2.5 静态定位
2.2.6 动态定位
2.3 组合观测值
2.4 误差分析
2.4.1 卫星星历误差
2.4.2 卫星钟差
2.4.3 相对论效应
2.4.4 电离层延迟
2.4.5 对流层延迟
2.4.6 多路径误差
2.4.7 接收机钟差
2.4.8 引力延迟
2.4.9 地球自转改正
2.4.10 天线相位中心改正
2.4.11 固体潮改正
第三章 硬件系统准备与实验
3.1 GPS设备准备
3.1.1 一般性检验
3.1.2 接收机内部噪声水平检验
3.1.3 天线相位中心水平偏差及稳定性检验
3.1.4 TEQC检验
3.2 硬件系统与各功能测试
3.2.1 软硬件测试
3.2.2 实时数据传输测试
3.3 流动台站构建需要注意的事项
3.3.1 对流动站的要求
3.3.2 对参考站的要求
第四章 软件系统搭建
4.1 常用GPS软件平台
4.1.1 BERNESE软件
4.1.2 GIPSY/OASIS软件
4.1.3 PANDA软件
4.1.4 RTKLIB软件
4.1.5 GAMIT/GLOBK软件
4.1.6 软件平台的选择
4.2 软件系统搭建
4.2.1 实时动态处理模块
4.2.2 事后动态处理模块
4.2.3 静态数据处理模块
4.3 网络文件的获取
4.3.1 tables文件
4.3.2 精密星历
4.3.3 国际高频GNSS数据
4.4 实时解算时间可行性验证
第五章 应用初探
5.1 实时解算模拟
5.2 多参考站动态解算结果分析
第六章 GPS的震级标度探讨与震级估算
6.1 数据来源
6.1.1 GPS原始数据收集与处理
6.1.2 数字化文献数据
6.2 震级标度研究方法
6.3 震级标度探讨与分析
6.3.1 新回归关系式及对比
6.3.2 震例检验
6.4 讨论与分析
6.4.1 震级标度公式的有效距离范围
6.4.2 GPS适宜测定的震级范围
6.4.3 地形、场地、传播路径和震源机制对震级的影响
6.5 结论
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
附录
附录1 部分脚本代码
GNSS观测数据自动实时解算
GNSS观测数据事后逐历元解算
其他脚本
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用高频GNSS数据提取地震波信号方法研究[J]. 李新星,林剑,陈正松. 全球定位系统. 2016(05)
[2]高频GNSS资料的强震震相识别与震中确定[J]. 林牧,杨少敏,刘刚,黄勇. 大地测量与地球动力学. 2016(04)
[3]利用高频GNSS资料进行强震的震相识别和震中反演[J]. 林牧,杨少敏,刘刚,黄勇. 科技视界. 2015(27)
[4]利用高频GPS反演强震面波震级的最优适用范围探讨[J]. 陈娜,龚涛,李萌,冯威,费先明. 大地测量与地球动力学. 2015(03)
[5]基于高频GPS位移时序的芦山地震特性分析[J]. 顾铁,李萌,陈聪,刘江. 科学技术与工程. 2015(16)
[6]高频GNSS形变波的震相识别:模拟实验与实例分析[J]. 刘刚,聂兆生,方荣新,李恒,黄勇,于来宝,贾治革,赵斌,杨少敏,谭凯. 地球物理学报. 2014(09)
[7]GPS在我国地震研究中的应用现状与展望[J]. 李希亮,李霞,王方建,王峰,李亚军. 震灾防御技术. 2014(03)
[8]利用高频GPS确定大地震震中和震级研究:2008年汶川8.0级地震应用结果[J]. 方荣新,施闯,王广兴,刘经南. 中国科学:地球科学. 2014(01)
[9]用trackRT进行实时GPS数据处理[J]. 王俊,谭凯,杨少敏,刘刚,赵斌,王伟,牛奔. 大地测量与地球动力学. 2013(S1)
[10]GPS在地壳形变和板块运动监测中的应用[J]. 钱进,韩志云,林学峰,吴星. 测绘与空间地理信息. 2013(06)
博士论文
[1]GPS观测结果的精化分析与中国大陆现今地壳形变场研究[D]. 王敏.中国地震局地质研究所 2009
硕士论文
[1]高频GPS实时动态定位技术应用研究[D]. 牛犇.中国地震局地震研究所 2013
本文编号：3654595
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