GPS和偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)及其在形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、傳統(tǒng)的變形監(jiān)測(cè)方法在連續(xù)性、實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化程度等方面已越來(lái)越難以滿(mǎn)足現(xiàn)今大壩、滑坡安全監(jiān)測(cè)的要求.GPS作為當(dāng)今最先進(jìn)的測(cè)量手段之一,其精密定位理論和技術(shù)已在大地測(cè)量、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、精密工程測(cè)量等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.GPS應(yīng)用于變形監(jiān)測(cè),使得安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、傳送、處理和分析的自動(dòng)化很容易實(shí)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(yán)重的區(qū)域,GPS定位精度會(huì)迅速下降,甚至完全無(wú)法定位;此外,目前在水下、地下、室內(nèi)和隧道內(nèi)還無(wú)法采用GPS定位.偽衛(wèi)星定位技術(shù)是解決這些問(wèn)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(jié)構(gòu).本文的研究旨在以GPS和偽衛(wèi)星的組合來(lái)提高定位的精度和可靠性,并實(shí)現(xiàn)垂直方向上與水平相當(dāng)?shù)亩ㄎ痪?使衛(wèi)星定位技術(shù)能夠滿(mǎn)足大壩、滑坡安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求.本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)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(dǎo)航電文及數(shù)據(jù)格式、定位原理和偽衛(wèi)星地面設(shè)備,重點(diǎn)研究了遠(yuǎn)近效應(yīng)、多路徑效應(yīng)、時(shí)間同步等偽衛(wèi)星定位中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題.探討了偽衛(wèi)星在形變監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用,并總結(jié)了三種典型的應(yīng)用模式.此外,本文還對(duì)偽衛(wèi)星的位置布設(shè)進(jìn)行了研究,并給出了對(duì)布設(shè)方案進(jìn)行評(píng)判的幾個(gè)依據(jù).2.由GPS和偽衛(wèi)星的觀測(cè)量入手,重點(diǎn)研究了偽衛(wèi)星增強(qiáng)GPS定位的效果.推求了GPOP和VDOP等精度因子的極值表達(dá)式以及GDOP的遞推關(guān)系式,同時(shí)證明

4、了GDOP和RGDOP之間的量化關(guān)系.從理論上闡明了利用偽衛(wèi)星技術(shù)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(cè)模型,分析了GPS和偽衛(wèi)星在誤差來(lái)源和誤差特性的異同,研究了偽衛(wèi)星對(duì)流層延遲的計(jì)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(duì)偽衛(wèi)星的鐘差特性,首次提出了一種計(jì)算偽衛(wèi)星時(shí)鐘鐘差變化率的方法,并采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證和鐘差擬合分析.結(jié)果表明,本文提出的計(jì)算方法是有效的.4.針對(duì)GPS和偽衛(wèi)星組合定