【摘要】：隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的日益完善,GNSS精密定位技術(shù)以其實(shí)時全天候自動化等特點(diǎn)在橋梁動態(tài)變形監(jiān)測方面逐漸展現(xiàn)其巨大的優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用于斜拉橋、懸索橋等柔性公路橋梁的位移監(jiān)測。單頻單歷元GNSS基線解算采用雙差處理技術(shù),使得GNSS測量值中的大部分誤差均能得到較好地削弱,且單頻接收機(jī)成本低,多/單系統(tǒng)雙差后解算精度較高,適用于精度要求較高且監(jiān)測點(diǎn)位密集的橋梁監(jiān)測領(lǐng)域。但是,單頻單歷元基線解算應(yīng)用于橋梁監(jiān)測領(lǐng)域尚存在以下問題:(1)橋梁環(huán)境下面臨信號衍射和多路徑現(xiàn)象,傳統(tǒng)隨機(jī)模型難以反映實(shí)際觀測噪聲水平;(2)多路徑誤差通過雙差處理無法被消除,嚴(yán)重影響解算精度;(3)單GPS系統(tǒng)模糊度固定成功率低可靠性差。論文針對以上問題,研究了基于固定解殘差的隨機(jī)模型、基于KF-RTSS的多GNSS的恒星日濾波法去多路徑以及附有基線長度約束的GNSS多系統(tǒng)橋梁監(jiān)測方法。本文的主要工作和成果如下:1)根據(jù)觀測值質(zhì)量短時間保持基本不變的特性,研究了基于反映觀測值精度的固定解殘差的定權(quán)方法,設(shè)計(jì)了詳細(xì)的技術(shù)流程圖和相應(yīng)步驟。實(shí)驗(yàn)使用了兩組橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行不同系統(tǒng)不同隨機(jī)模型的比較。結(jié)果表明,基于固定解殘差的定權(quán)方法可以有效提高模糊度固定成功率,尤其是對于平均觀測衛(wèi)星數(shù)較少的GPS系統(tǒng)有很大的提升。2)研究了GPS、BDS和Galileo衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律,建立了GNSS多路徑誤差與衛(wèi)星重復(fù)周期的關(guān)系。采取基于觀測值域的恒星日濾波法結(jié)合單差殘差重構(gòu)技術(shù)去除多路徑,在此基礎(chǔ)上引入了KF-RTSS方法對單差殘差去噪處理,提取多路徑誤差模型,并與小波濾波、EMD分解等方法進(jìn)行對比,效果相當(dāng);多路徑誤差改正后,基線解算ENU方向偏差得到了較大改進(jìn)。3)針對單GPS系統(tǒng)解算浮點(diǎn)解精度不高導(dǎo)致模糊度固定效果差的情況,采用GPS/Galileo單頻單歷元技術(shù)結(jié)合基線長度約束對橋梁位移進(jìn)行監(jiān)測。利用兩組GPS/Galileo監(jiān)測數(shù)據(jù),對單GPS、基線長度約束GPS、GPS/Galileo和基線長度約束GPS/Galileo的性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,加入Galileo系統(tǒng)和基線長度約束均能有效提高GPS監(jiān)測橋梁模糊度固定成功率。
【圖文】：

Denghui 等分析了橋梁變形監(jiān)測環(huán)境下 GPS 單差多路徑特征，基于多路徑空間重復(fù)性建立了空間多路徑改正圖，采用恒星日濾波方法削弱橋梁多路徑誤差[87]。1.4 研究內(nèi)容（Research Contents）綜合 1.2 節(jié)和 1.3 節(jié)所述，橋梁環(huán)境下的 GNSS 隨機(jī)模型、GNSS 多路徑誤差處理以及監(jiān)測精度與成功率等方面還有待提升，面向橋梁監(jiān)測的 GNSS 單頻單歷元定位關(guān)鍵模型還有待進(jìn)一步完善。本文針對以上三個方面進(jìn)行探索，確定了三部分研究內(nèi)容，如圖 1-1 的論文技術(shù)路線所示：1）從固定解殘差的角度，研究 GNSS 單頻單歷元隨機(jī)模型，更好地描述 GNSS非隨機(jī)觀測噪聲；2）研究 GPS、BDS、Galileo 三系統(tǒng)衛(wèi)星的重復(fù)特性，使用 KF-RTSS 方法進(jìn)行多路徑誤差提取，形成 GPS/BDS/Galileo 多路徑誤差削減的恒星日濾波法。3）以英國福斯路橋數(shù)據(jù)為對象，研究 GPS/Galileo 橋梁監(jiān)測中的基線長度約束模型，以改善解算結(jié)果的精度和模糊度固定成功率。

3 基于固定解殘差的 GNSS 隨機(jī)模型兩站之間相距約 265m。當(dāng)天天氣晴朗，測站周圍開闊，沒有遮擋物，而且基線距離很短，，因此雙差后的觀測值中不再含有接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差、對流層和電離層延遲誤差項(xiàng)。接收機(jī)主板型號為天寶 BD970，采樣頻率為 10Hz，殘差序列m 取值為 30（相當(dāng)于使用前 3s 的殘差對后一個歷元的殘差進(jìn)行預(yù)估），高度截止角設(shè)置為 15°。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P228.4;U446

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