大型工程GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、全球定位系統(tǒng)(GPS)具有高精度、全天候、全球性等技術(shù)特點(diǎn)，與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，成功應(yīng)用于大地測量、形變監(jiān)測、交通運(yùn)輸、民用導(dǎo)航以及資源勘探等諸多領(lǐng)域。而大型工程的變形監(jiān)測正向高精度、實(shí)時化和自動化的方向發(fā)展，對變形監(jiān)測手段、變形監(jiān)測技術(shù)、變形數(shù)據(jù)處理等提出了更高的要求。因此研究新形勢下的大型工程GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。
　　GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：GPS周跳的探測與

2、修復(fù)，整周模糊度的求解，觀測值隨機(jī)模型的建立，系統(tǒng)誤差與變形信息的分離以及變形量的計算分析等。本文將對前三個關(guān)鍵問題進(jìn)行詳細(xì)的研究，具體內(nèi)容如下：
　　首先介紹了GPS的基礎(chǔ)知識以及GPS變形監(jiān)測的基本原理；探討了GPS觀測值及其線性組合的特性；分析了影響GPS變形監(jiān)測精度的誤差源；給出了短基線解算的雙差觀測方程及其定權(quán)方法。針對大型獨(dú)立工程變形監(jiān)測中GPS觀測值的周跳問題，介紹了基于抗差Chebyshev多項(xiàng)式的改進(jìn)相位偽距周跳

3、探測與修復(fù)算法，通過擬合殘差最小的原則解決了傳統(tǒng)相位偽距法探測周跳的多值性問題，成功修復(fù)了變形監(jiān)測中GPS相位觀測值的周跳。
　　整周模糊度的快速求解一直是大型工程GPS變形監(jiān)測技術(shù)的關(guān)鍵問題，文中詳細(xì)研究了遺傳算法(GA)和粒子群算法(PSO)在GPS整周模糊度求解方面的應(yīng)用。針對遺傳算法收斂速度慢的問題，引入了一種變區(qū)間的加速遺傳算法(AGA)，提高了收斂速度；針對粒子群算法易陷入局部最優(yōu)的問題，采用了一種新的基于自適應(yīng)計算慣

4、性權(quán)重和粒子變異的改進(jìn)粒子群算法(IPSO)，改善了算法的全局收斂性和穩(wěn)健性。
　　在此基礎(chǔ)上，針對變形監(jiān)測點(diǎn)初始坐標(biāo)已知的特點(diǎn)，結(jié)合模糊度函數(shù)法(AFM)和模糊度直接計算法(DC)，采用加速遺傳算法(AGA)和改進(jìn)粒子群算法(IPSO)，研究了基于坐標(biāo)域的GPS單歷元模糊度搜索方法，并對比分析了二進(jìn)制編碼遺傳算法(BGA)、二進(jìn)制編碼加速遺傳算法(BAGA)、實(shí)數(shù)編碼遺傳算法(RGA)、實(shí)數(shù)編碼加速遺傳算法(RAGA)、標(biāo)準(zhǔn)粒子

5、群算法(PSO)和改進(jìn)粒子群算法(IPSO)進(jìn)行模糊度搜索的效率和成功率，驗(yàn)證了RAGA和IPSO在GPS變形監(jiān)測單歷元模糊度搜索方面的實(shí)用性。對于GPS短基線整周模糊度的求解，詳細(xì)介紹了連續(xù)二維變換降相關(guān)法的實(shí)現(xiàn)步驟，并采用實(shí)數(shù)編碼加速遺傳算法(RAGA)和改進(jìn)粒子群算法(IPSO)，研究了基于模糊度域的GPS整周模糊度搜索新方法，對比分析了LAMBDA法、RAGA和IPSO的解算效率和成功率，驗(yàn)證了IPSO在GPS短基線低維模糊度搜