GNSS RTK技术下超高层结构的动态变形监测

以天津电视塔为监测对象,设计了基于GNSS RTK技术的超高层结构动态变形监测系统,并进行了强风下的现场试验。试验中同时采用双星座组合导航系统和三星座组合导航系统进行监测,并对监测数据进行了对比。采用Kalman滤波方法,使用Matlab软件编制的程序对监测数据进行处理分析,得到测点的振动轨迹及结构的主振方向和振动曲线。结果表明,GNSS RTK技术结合Kalman滤波用于超高层动态变形监测及其数据处理分析是可行的;由于北斗导航系统的应用,三星座组合导航系统可见卫星数目大大增加,坐标中误差及PDOP值也相应减小,动态变形监测的精度和稳定性也得到了大大提高。     

大型构筑物GNSS监测多路径探测及消除方法研究

本文分析了多路径效应产生的原因及其信号特征,利用相同环境下,相邻周期相同时刻的GNSS观测数据多路径误差应有强相关性的特征,采用逐个观测历元差分和卡尔曼滤波相结合的方法来消弱多路径效应的影响,从而提高大型构筑物GNSS监测的成果精度。     

基于RTKLIB预处理的GNSS数据分析

利用RTKLIB对观测数据进行预处理,通过查看各颗卫星的可见性、多路径效应、信噪比率、DOP值等图形,来剔除相应的观测时段或卫星,可以为后续的解算提供可靠的质量保证。     

GNSS观测数据质量对坐标解算精度的影响分析

针对陆态网络流动GNSS观测环境的变化易引起观测质量下降的问题,该文对其不同观测质量数据解算坐标误差进行分析,以便于根据不同研究区域选择不同质量的观测数据。以华北地区450个流动GNSS站为研究对象,统计结果表明,单天坐标精度总体上随着数据有效率的增大而升高,随M1和M2增大而降低,多路径效应对测站垂向的影响大于水平向;在影响测站观测环境的诸多因素中,树木遮挡影响最大。最后提出了提高数据质量的建议措施。     

整体式GNSS接收机多路径效应分析

探讨了GNSS接收机天线多路径效应的计算和分析方法,分别运用由多路径计算原理编制的数据分析软件和TEQC软件处理整体式GNSS接收机获取的数据,并进行对比分析,其结果说明多路径效应的大小与高度角存在线性关系。在实际数据预处理中,可通过分析软件代替TEQC,简单方便地获得站点的多路径信息,对站点的数据评定提供有效的质量信息。     

削弱GNSS多路径效应的半天球格网点建模方法

多路径效应与测站观测环境相关,无法利用差分的方式消除或削弱,是GPS精密数据处理时的主要误差源。为此,本文提出了一种利用半天球格网点模型削弱测站多路径误差影响的新方法MHGM(multi-point hemispherical grid model)。该方法对以测站为球心的半天球进行格网点划分,通过格网点的参数化描述,实现测站处多路径误差建模,可适用于现有各类GPS数据处理的软硬件设备和观测环境。本文算例的测试结果表明,采用新方法建模后双差观测值残差的RMS均值改善率平均在73.9%左右,较传统恒星日滤波方法的改善效果平均可提升26.9%,对于静态观测数据,按实时动态相对定位处理模式可获得平面精度约1.7 mm,高程精度约3.0 mm的定位结果。此外,MHGM模型还可进一步用于对测站周边可能存在的多路径误差源进行方位评估,对从物理意义上消除多路径误差源的影响给出一定的指导性意见。     

非差改正数的多GNSS恒星日滤波方法

多路径误差是全球卫星导航系统(GNSS)精密数据处理的主要误差源之一,观测值域的恒星日滤波是应用较为广泛的多路径误差削弱方法,但其在多系统应用中存在映射方法相对低效的问题,且缺乏针对Galileo的应用研究.为解决现有方法不适用于大规模网解数据处理的弊端,该文提出了一种基于非差改正数的多GNSS系统恒星日滤波方法,从理论上证明了该方法在进行多路径误差改正时的效果与双差观测值域恒星日滤波方法的等价性,并提出了该方法在Galileo中的应用服务方案.对一组采集于2018年年积日219-231 d的多系统数据进行了多路径误差改正实验分析,观测值域的双差残差测试结果表明,GPS、BDS和Galileo的双差残差统计精度得到了显著的提升,频域分析结果也表明多路径误差的低频部分能被有效削弱.坐标域的静态定位结果显示,强多路径环境下GPS和BDS联合定位精度在三维方向上相对于单GPS有一定改善,加入Galileo数据后相对于单GPS可进一步提升.     

恒星日滤波的修正以及对高频GPS定位的影响研究

对现有的恒星日滤波方法进行了修正,提出了利用站点获得的卫星星历分段计算卫星平均轨道周期的方法。实例结果表明,相比修正前的恒星日滤波,修正后的滤波可更有效地提高定位精度,坐标三分量(N、E、U)分别提高了4.5%、5.2%和6.2%,而且在0.001～0.08 Hz频率域上也可获得更好的效果。     

GNSS RTK技术下海洋平台桩腿动态变形监测及数据处理

海洋平台及其桩腿在长期使用中存在着波浪、海流、风荷载等环境激励作用下的动态响应。本文以海星达H32全能型GNSS RTK双频接收机为试验仪器,采用GPS+GLONASS+BDS三星系组合系统对位于渤海海域的埕岛油田某平台桩腿进行动态变形监测。结合Ensemble Empirical Mode Decomposition(EEMD)和Butterworth滤波方法的降噪特性,提出一种适用于海洋平台工作环境的新型混合滤波方法 MDB,并用Matlab软件编制的程序对GNSS RTK监测数据进行分析,得到桩腿测点的实时振动位移曲线。结果表明:GNSS RTK结合MDB滤波技术用于海洋平台桩腿动态变形监测是可行的;MDB滤波器能有效去除海洋平台振动信息的随机噪声和多路径误差;从去除多路径误差和随机噪声之后的海洋平台桩腿测点位移云图,可以非常清楚地看出桩腿在环境激励作用下水平方向产生的可逆位移轨迹,这对海洋平台结构健康监测、诊断和评估具有重要意义。     

GNSS技术在土地利用动态监测中的应用

利用GPS进行外业调绘验证,可以实现空间数据的快速定位,直观地判定地面物体特性等现势信息,实现土地利用信息的更新。实践证明,在土地利用动态监测中引入GNSS技术,可极大地提高土地利用现状外业调绘验证的效率、质量和时效性,大大节省人力和物力。结合GIS和RS,可以实现土地利用数据库的动态更新,及时掌握土地动态,为土地宏观调控提供决策依据,推动土地管理工作信息化和科学化。     

北斗系统多路径误差特性分析与消除策略

为了消除影响北斗系统高精度导航服务性能的多路径误差,文章基于实测数据提取多路径误差并分析其所具有的特性,探讨不同定位解算方式中的多路径误差消除策略。结果表明,多路径误差实时改正后的单点定位结果相比原数据解算结果有明显提高;基于北斗多路径误差周期的恒星日滤波算法消除了部分周期误差,基线解算坐标时间序列的精度有了明显的提高。这两种针对多路径误差的改正方法可以为北斗系统数据处理提供参考。     

基于高频观测值的不同GNSS卫星钟稳定性分析

在GNSS高精度数据处理中,卫星钟差往往是决定结果精度的核心因素之一。采用20 Hz的双频观测数据对GNSS星载原子钟0.05~100 s平滑时间下的短期稳定性进行分析,通过星间单差的方法消除接收机钟差,采用无电离层组合及夜间观测避免电离层高阶项短期变化的影响,同时采用经验模型和映射函数来进行对流层延迟改正。通过Lag 1自相关函数分析了影响GNSS卫星钟稳定性的主要噪声类型,并使用阿伦方差计算分析GPS、GLONASS及BDS各自系统内不同卫星组合之间的钟差。结果表明,GPS、GLONASS及BDS系统钟差稳定性0.05秒稳均可达到10-10量级,秒稳可达10-11量级。可以认定,GPS、GLONASS及BDS在短期内的稳定性量级相当,从而验证了基于星间单差的BDS掩星数据处理方案的可行性。     

Topcon NET-G3 GNSS接收机试验结果及其分析

在简述Topcon NET—G3 GNSS接收机特点的基础上,对Topcon NET—G3GNSS接收机进行了检测,获得了试验结果,得出了这种仪器在精度上能满足GNSS连续运行站技术要求等一些重要结论。     

复杂环境下高频GNSS时间序列粗差处理方法

针对复杂环境下高频全球导航卫星系统(GNSS)变形监测序列粗差多、类型不同的特点,该文提出了一种结合极点对称模态分解(ESMD)和一阶差分的粗差探测方法。首先采用ESMD获得观测序列有限个本征模态函数(IMF),根据斯皮尔曼系数确定IMF趋势项而获得残差序列;然后针对残差序列无法准确识别区域态粗差问题,构造残差一阶差分序列并根据离散态和区域态粗差特点探测粗差;最后进行积分还原获得残差序列并叠加趋势。仿真实验结果表明,该方法能识别出序列中的离散态和区域态粗差。能很好地应用于沪苏通长江公铁两用大桥高频GNSS变形监测中,对其他类似的公铁两用桥的粗差探测和修正提供参考和借鉴。     

安卓智能手机GNSS数据质量分析

Android系统开放了全球卫星导航系统(GNSS)原始数据观测值,开发人员可以直接通过应用程序编程接口(API)获取GNSS原始观测数据．本文选取小米8和华为P30手机作为研究对象,对手机输出的原始GNSS观测数据进行研究,从多路径效应、数据载噪比方面分析数据质量．实验结果表明:相对于测量型接收机,安卓智能手机的原始观测值载噪比较低且多路径效应严重.      

小波分析和经验模态分解对BDS多路径误差削弱对比研究

在利用北斗卫星导航系统（BDS）进行高精度变形监测时,BDS信号产生的多路径效应是影响变形监测数据精度和可靠性的一个不可忽视的误差源. BDS有三种不同的轨道卫星,所形成的多路径误差较为复杂. 基于坐标域的多路径误差使用小波分析(Wavelet)和经验模态分解(EMD)进行原始序列降噪,对降噪后序列使用改进恒星日滤波(ASF)进行多路径误差剔除,两种方法分别对基线精度的E方向改善了38.6％和40.8％,N方向改善了59.1％和61.0％,U方向改善了57.8％和57.9％,EMD对坐标序列的平滑和基线精度改善较优.      

GNSS观测站环境变化对数据质量的影响

针对周围有树遮挡的GNSS观测站数据质量检测问题,该文利用TEQC软件分析多期观测资料每个观测时段的多路径效应MP1/MP2、数据有效率及周跳等指标的变化,结合站点实际照片及观测季节等分析变化原因。结果表明:数据质量随周围树的遮挡情况不同而变化。遮挡增强时,数据质量变差;冬季树落叶后,MP1/MP2相应变小,数据有效率提高。而对位于周围植被受季节影响不大地区的测站,各项指标变化也不是很大。采用扼流圈天线可有效减少周跳。建(构)筑物的遮挡对卫星信号接收影响明显,数据有效率低,解算的速度场误差大。环境变差的观测站通过数据后处理,不能完全消除多路径效应和/或周跳的影响。以上结论可为GNSS选建站、观测、数据处理及行业标准的制定等提供参考。     

利用MSMPCA去噪的CEEMD方法监测高频GNSS同震形变

考虑到全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)地震信号的非线性和非平稳性,利用一种多尺度多方向主成分分析(multiscale multiway principal component analysis,MSMPCA)去噪的完备总体经验模态分解(complete...     

一种GPS多路径反射信号的雪深反演

针对传统雪深测量缺乏必要时空敏感性的不足,该文在分析GPS信号多路径反射模型的基础上,利用GPS信噪比观测数据,通过分离提取多路径反射分量研究其时频特性,探讨GPS多路径信号与雪深及其变化关系并进行反演建模。依据菲涅尔反射区理论,确定了反射区域范围,进一步探讨卫星、波段选择及初始反射高度确定等。对比实验研究表明,反演结果与实测值吻合较好,相关系数为0.93,均方根误差为8.6cm;信噪比多路径反射分量的频率能有效跟踪积雪深度的变化。     

TEQC结合RTKLIB软件在变形监测数据预处理中的应用

针对黔南州境内某拟建水利工程坝址选址处左岸滑坡体GNSS监测数据,应用TEQC结合RTKLIB软件对GNSS数据进行数据质量检核,对其电离层延迟误差、多路径效应、观测数据与周跳比、数据利用率与信噪比进行了分析,并将结果可视化,所得结果可为监测数据的后处理提供可靠依据.