基于GNSS的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測研究
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【摘要】:隨著GNSS定位技術(shù)的不斷發(fā)展,其在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域已經(jīng)開始廣泛運用。但是,在不同的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測情況下精度指標如何確定、高精度GNSS數(shù)據(jù)處理方案的制定、GNSS-RTK技術(shù)的適用性等問題仍然存在著一些不足。針對這些不足,本項目在研究相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,獨立設(shè)計開發(fā)了基于GNSS-RTK技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng),主要內(nèi)容如下:(1)概述了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位和作用,分析了國內(nèi)外在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域的研究發(fā)展現(xiàn)狀,對比國內(nèi)外的差距,針對現(xiàn)在實際使用中還存在的一些不足,提出了本項目的主要研究方向。(2)研究衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理、衛(wèi)星信號與導(dǎo)航電文等相關(guān)理論,針對本項目使用的GNSS-RTK實時動態(tài)定位技術(shù)和衛(wèi)星接收機輸出的報文進行了深入探討。(3)研究地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信號的處理方法。利用二階自回歸模型模擬地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信號,使用卡爾曼濾波算法自動跟隨信號統(tǒng)計的性質(zhì)和遞歸性質(zhì)對監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行處理,使得數(shù)據(jù)精度等到進一步的提高。(4)開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的下位機。在研究衛(wèi)星接收機的工作原理、接口特點和通信協(xié)議的基礎(chǔ)上,用STM32單片機設(shè)計了數(shù)據(jù)采集終端,通過相關(guān)的外圍模塊將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器。(5)開發(fā)上位機軟件。通過對基于Java Web的軟件架構(gòu)進行相關(guān)研究后,確定使用SSH架構(gòu)、Js和Ajax等技術(shù)。上位機實時的顯示監(jiān)測點數(shù)據(jù)和監(jiān)測點位移曲線,以及查詢氣象信息等。軟件開發(fā)完成后,進行相關(guān)測試。綜上所述,通過下位機接收并處理地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信號,數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示,在水平方向上的定位精度可以達到mm級,高程方向的定位精度在cm級左右。然后將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器,在上位機中在線的顯示和查詢監(jiān)測點的信息。
【關(guān)鍵詞】:地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測 GNSS-RTK 高精度 Java Web系統(tǒng)
【學位授予單位】:上海工程技術(shù)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:P694;P228.4
【目錄】:
- 摘要6-7
- ABSTRACT7-11
- 第一章 緒論11-18
- 1.1 課題的背景和意義11-13
- 1.2 國外研究現(xiàn)狀13-14
- 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
- 1.4 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測現(xiàn)階段存在問題15-16
- 1.5 論文研究內(nèi)容16-17
- 1.6 本章小結(jié)17-18
- 第二章 GNSS定位原理與衛(wèi)星信號18-29
- 2.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理18-25
- 2.1.1 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成18-21
- 2.1.2 空間坐標系21-23
- 2.1.3 衛(wèi)星定位原理與方法23-25
- 2.2 衛(wèi)星信號與導(dǎo)航電文25-28
- 2.2.1 GPS衛(wèi)星信號25-26
- 2.2.2 導(dǎo)航電文26-28
- 2.3 本章小結(jié)28-29
- 第三章 監(jiān)測信號的處理算法29-37
- 3.1 卡爾曼濾波29-31
- 3.2 卡爾曼濾波算法31-33
- 3.3 系統(tǒng)模型的建立33-36
- 3.4 本章小結(jié)36-37
- 第四章 監(jiān)測系統(tǒng)的下位機設(shè)計與實現(xiàn)37-51
- 4.1 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計37-45
- 4.1.1 嵌入式硬件開發(fā)模塊37-42
- 4.1.2 GNSS模塊42-45
- 4.2 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)45-48
- 4.2.1 數(shù)據(jù)接收的實現(xiàn)45-47
- 4.2.2 LCD驅(qū)動程序47-48
- 4.3 卡爾曼濾波算法實現(xiàn)48-50
- 4.4 本章小結(jié)50-51
- 第五章 基于Web的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)51-67
- 5.1 Web概述51
- 5.2 系統(tǒng)設(shè)計51-55
- 5.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)52-53
- 5.2.2 軟件框架53-55
- 5.3 系統(tǒng)實現(xiàn)55-66
- 5.3.1 系統(tǒng)實現(xiàn)模式55-56
- 5.3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計56-58
- 5.3.3 功能模塊58-66
- 5.4 本章小結(jié)66-67
- 第六章 試驗研究67-74
- 6.1 試驗研究67-73
- 6.1.1 下位機部分與試驗數(shù)據(jù)67-71
- 6.1.2 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與管理系統(tǒng)71-73
- 6.2 本章小結(jié)73-74
- 第七章 總結(jié)與展望74-76
- 7.1 總結(jié)74-75
- 7.2 展望75-76
- 參考文獻76-80
- 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果80-81
- 致謝81-82
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