【摘要】：隨著全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的日益完善,GNSS精密定位技術以其實時全天候自動化等特點在橋梁動態(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,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)測點位密集的橋梁監(jiān)測領域。但是,單頻單歷元基線解算應用于橋梁監(jiān)測領域尚存在以下問題:(1)橋梁環(huán)境下面臨信號衍射和多路徑現(xiàn)象,傳統(tǒng)隨機模型難以反映實際觀測噪聲水平;(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方法,設計了詳細的技術流程圖和相應步驟。實驗使用了兩組橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)進行不同系統(tǒng)不同隨機模型的比較。結果表明,基于固定解殘差的定權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)星的運行規(guī)律,建立了GNSS多路徑誤差與衛(wèi)星重復周期的關系。采取基于觀測值域的恒星日濾波法結合單差殘差重構技術去除多路徑,在此基礎上引入了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分解等方法進行對比,效果相當;多路徑誤差改正后,基線解算ENU方向偏差得到了較大改進。3)針對單GPS系統(tǒng)解算浮點解精度不高導致模糊度固定效果差的情況,采用GPS/Galileo單頻單歷元技術結合基線長度約束對橋梁位移進行監(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的性能進行了比較。結果表明,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 單頻單歷元定位關鍵模型還有待進一步完善。本文針對以上三個方面進行探索，確定了三部分研究內(nèi)容，如圖 1-1 的論文技術路線所示：1）從固定解殘差的角度，研究 GNSS 單頻單歷元隨機模型，更好地描述 GNSS非隨機觀測噪聲；2）研究 GPS、BDS、Galileo 三系統(tǒng)衛(wèi)星的重復特性，使用 KF-RTSS 方法進行多路徑誤差提取，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 隨機模型兩站之間相距約 265m。當天天氣晴朗，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鐘差、衛(wèi)星鐘差、對流層和電離層延遲誤差項。接收機主板型號為天寶 BD970，采樣頻率為 10Hz，殘差序列m 取值為 30（相當于使用前 3s 的殘差對后一個歷元的殘差進行預估），高度截止角設置為 15°。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P228.4;U446

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