GPS变形监测单历元数据处理方法研究

发布时间：2017-09-15 16:45

  本文关键词：GPS变形监测单历元数据处理方法研究

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【摘要】：各种建筑物、构筑物、工程主体受到自然应力的破坏现象日益增加,这对人民生命财产安全引发日益严峻的问题。利用相应监测的技术手段进行预报预警,对国民民生与社会长久发展具有重要意义。基于GPS的观测沉降与变形监测技术具有独特的优越性,在实际工程中被广泛使用。GPS观测技术难点之一为载波相位观测值中模糊度的正确求解,由于在实际观测环境中,常有周跳与卫星信号失锁现象的发生,这为解算模糊度带来了困扰。这种常见难题催生了一种GPS观测解算新方法——单历元定位技术。本文围绕单历元模糊度固定现有常规方法,结合GPS观测值总结并提出了分别适用于单双频单历元模糊度固定算法;并结合实测数据验证了本文提出的方法在精度上能够满足日常的变形与沉降监测要求,本文主要内容与可能的创新点如下:(1)探讨了单历元伪距差分、载波相位差分的观测方程与随机方程,其中详细介绍了等权随机模型、高度角随机模型、信号强度随机模型、载噪比随机模型,比较并分析了各种随机模型的适用条件;(2)分析与研究了拟合推估正常解法与两步极小解法存在的差异与适用条件,针对拟合推估两步极小解法的优点,大胆将此方法应用于卫星钟差短期预报与插值中。结合钟差文件并与灰理论方法、拟合推估正常解法进行比对,证明该方法在短期钟差预报中可到达0.3ns左右的精度及插值中可达到亚纳秒级精度;(3)系统地阐述了几种常见的双频单历元模糊度固定算法,并介绍了这几种方法的解算流程。结合双频观测值的特点,并汲取常见的双频单历元固定算法的优点,提出了一种组合方法实现双频单历元定位,该方法有效的克服了初始化时间过长、周跳、卫星失锁的影响。最后根据实测数据验证了该组合方法在双频单历元定位中的能够达到厘米级精度;(4)根据单频单历元法方程系数阵秩亏这一特点,证明了单频单历元方程无法固定模糊度的本质原因。利用Tikhonov正则化法对法方程中系数矩阵秩进行修正,从而得到可靠的模糊度实数解与协方差矩阵;最后依据阻尼LAMBDA方法实现模糊度搜索与固定,根据实测数据验证了该方法在单频单历元观测中具有一定的指导性意义;(5)针对坐标序列中存在共模误差,采用PCA空间滤波方法分离测站之间相关性误差。依据Welch频谱分析方法解算PCA空间滤波消除周期噪声的范围。
【关键词】：两步极小 模糊度变换 Tikhonov正则化 阻尼LAMBDA PCA空间滤波
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 绪论17-22
• 1.1 研究背景及意义17-18
• 1.2 国内外研究现状18-20
• 1.3 本文主要研究内容及技术路线20-22
• 2 单历元解算中的数学模型及误差源22-37
• 2.1 单历元解算的函数模型22-25
• 2.2 常见组合观测值25-26
• 2.3 单历元数据处理中的误差源26-31
• 2.4 单历元观测方程随机模型31-36
• 2.5 本章小结36-37
• 3 卫星钟差预报与插值方法研究37-49
• 3.1 引言37-38
• 3.2 常用的钟差预报与插值方法38-41
• 3.3 拟合推估两步极小解法在卫星钟差预报中的应用研究41-42
• 3.4 算例与分析42-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 基于宽频扩波的单历元模糊度算法研究49-65
• 4.1 引言49-53
• 4.2 一种新的双频单历元模糊度解算方法53-60
• 4.3 算例与分析60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 5 基于TIKHONOV正则化的单历元模糊度解算65-83
• 5.1 引言65-66
• 5.2 单历元病态方程本质研究66-68
• 5.3 TIKHONOV方法中正则化矩阵与参数确定68-73
• 5.4 单频单历元模糊度解算的阻尼LAMBDA算法73-81
• 5.5 本章小结81-83
• 6 单历元坐标序列分析83-91
• 6.1 PCA理论方法83-84
• 6.2 WELCH法功率谱估计84-85
• 6.3 算例与分析85-89
• 6.4 本章小结89-91
• 7 结论与展望91-93
• 7.1 结论91-92
• 7.2 展望92-93
• 参考文献93-99
• 作者简历99-101
• 学位论文数据集101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王潜心;李黎;龚佑兴;;GPS卫星钟的特性与预报研究[J];测绘科学;2010年02期

2 熊永良;黄丁发;丁晓利;殷海涛;;虚拟参考站技术中对流层误差建模方法研究[J];测绘学报;2006年02期

3 陈兆林;鲍国;王浩;陈西斌;;一种新的长期卫星钟差预报方法[J];工程勘察;2014年09期

4 邱蕾;花向红;蔡华;伍岳;;GPS短基线整周模糊度的直接解法[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年01期

5 郭斐;张小红;李星星;胡权;;GPS系列卫星广播星历轨道和钟的精度分析[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年05期

6 殷海涛;甘卫军;熊永良;肖根如;;PCA空间滤波在高频GPS定位中的应用研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年07期

7 郭际明;周命端;谢翔;章迪;;利用DUFCOM和DC算法的GPS单历元双差整周模糊度快速确定算法[J];武汉大学学报(信息科学版);2013年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王潜心;机载GPS动态定位定速与定姿理论研究及软件开发[D];中南大学;2011年

2 周命端;基于施工机械安全监控的GPS技术与方法研究[D];武汉大学;2013年

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本文编号：857742