GPS和偽衛(wèi)星組合定位技術及其在形變監(jiān)測中的應用研究.pdf

1、傳統(tǒng)的變形監(jiān)測方法在連續(xù)性、實時性和自動化程度等方面已越來越難以滿足現(xiàn)今大壩、滑坡安全監(jiān)測的要求.GPS作為當今最先進的測量手段之一,其精密定位理論和技術已在大地測量、地殼運動監(jiān)測、精密工程測量等諸多領域得到了廣泛的應用.GPS應用于變形監(jiān)測,使得安全監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、傳送、處理和分析的自動化很容易實現(xiàn),但在三維定位的精度和可靠性以及成本等方面還存在某些缺陷.如受GPS系統(tǒng)本身的一些先天性因素限制,GPS在垂直方向上的定位誤差通常為水

2、平方向的2~3倍;并且在水電工程深峽谷遮蔽嚴重的區(qū)域,GPS定位精度會迅速下降,甚至完全無法定位;此外,目前在水下、地下、室內和隧道內還無法采用GPS定位.偽衛(wèi)星定位技術是解決這些問題的一條有效途徑,采用偽衛(wèi)星能夠增加可用星的數(shù)目和改善幾何圖形結構.本文的研究旨在以GPS和偽衛(wèi)星的組合來提高定位的精度和可靠性,并實現(xiàn)垂直方向上與水平相當?shù)亩ㄎ痪?使衛(wèi)星定位技術能夠滿足大壩、滑坡安全監(jiān)測系統(tǒng)的要求.本文的研究內容和結果如下:1.系統(tǒng)地介

3、紹了偽衛(wèi)星的概念、偽衛(wèi)星的導航電文及數(shù)據(jù)格式、定位原理和偽衛(wèi)星地面設備,重點研究了遠近效應、多路徑效應、時間同步等偽衛(wèi)星定位中的一些關鍵技術問題.探討了偽衛(wèi)星在形變監(jiān)測領域的應用,并總結了三種典型的應用模式.此外,本文還對偽衛(wèi)星的位置布設進行了研究,并給出了對布設方案進行評判的幾個依據(jù).2.由GPS和偽衛(wèi)星的觀測量入手,重點研究了偽衛(wèi)星增強GPS定位的效果.推求了GPOP和VDOP等精度因子的極值表達式以及GDOP的遞推關系式,同時證明

4、了GDOP和RGDOP之間的量化關系.從理論上闡明了利用偽衛(wèi)星技術提高定位精度的根本原因.3.建立了GPS和偽衛(wèi)星在不同組合定位方式下的觀測模型,分析了GPS和偽衛(wèi)星在誤差來源和誤差特性的異同,研究了偽衛(wèi)星對流層延遲的計算方法和靜態(tài)環(huán)境下多路徑偏差的消除方法.此外,針對偽衛(wèi)星的鐘差特性,首次提出了一種計算偽衛(wèi)星時鐘鐘差變化率的方法,并采用實驗數(shù)據(jù)進行了驗證和鐘差擬合分析.結果表明,本文提出的計算方法是有效的.4.針對GPS和偽衛(wèi)星組合定