【摘 要】
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桥梁是交通的关键枢纽和控制节点,是国家的重要基础设施之一,对社会和经济发展起着至关重要的作用,桥梁变形监测是工程结构健康监测领域的一项重要课题,基于现场实测信息,实时了解桥梁动态变化情况,对桥梁的承载能力、运营状态和耐久性能等进行监测和评估具有重要意义。本文围绕BDS/Galileo三频约束的BDS/GPS/Galileo短基线模糊度单历元解算方法,和不同高程环境下对流层延迟模型对桥梁监测的影响展
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桥梁是交通的关键枢纽和控制节点,是国家的重要基础设施之一,对社会和经济发展起着至关重要的作用,桥梁变形监测是工程结构健康监测领域的一项重要课题,基于现场实测信息,实时了解桥梁动态变化情况,对桥梁的承载能力、运营状态和耐久性能等进行监测和评估具有重要意义。本文围绕BDS/Galileo三频约束的BDS/GPS/Galileo短基线模糊度单历元解算方法,和不同高程环境下对流层延迟模型对桥梁监测的影响展开研究,解决桥梁变形监测中的高精度、快速获取变形量的瓶颈问题,并采用多组不同高程测站数据进行定位精度对比,分析不同对流层延迟模型在桥梁变形监测中的应用效果。本文主要工作如下:1、基于BDS/GPS/Galileo多频融合的模糊度研究。首先通过载波与伪距组合消除电离层延迟等几何相关项的影响,单历元解算BDS系统的B1I B2b B3I频点载波观测值（0,-1,1）组合超宽巷模糊度,Galileo系统E1 E5a E5b频点载波观测值（0,-1,1）组合超宽巷模糊度;利用固定好的超宽巷模糊度作为观测量,使用无几何模型,求解BDS（1,4,-5）、Galileo（1,5,-6）组合双差模糊度;得到宽巷模糊度作约束分别与各自系统的（0,-1,1）组合联立组成无几何模型方程,单历元快速求解BDS、Galileo基频双差模糊度;最后将准确解算的BDS/Galileo基频模糊度作为约束条件,与GPS卫星的相应方程联合求解,从而得到GPS基础模糊度解算。试验结果表明,短基线定位效果远优于中长基线,采用该方法可实现单历元求解BDS/Galileo超宽巷、基频模糊度和GPS基频模糊度。2、桥梁监测中高程导致的对流层影响研究。对影响桥梁变形监测基线解算过程中的对流层延迟误差进行了分析,详细介绍了Saastamoinen模型、UNB3m模型和GPT2w三种对流层延迟模型,并且对相关气象数据的处理进行了说明。采用多组不同高程的测站数据,通过GNSS基线解算研究三种模型在平面和高程方向的变化,试验结果表明:随着高程的不断增加,短基线解算结果显示定位精度逐渐减低。3、基于BDS/GPS/Galileo多频融合的桥梁变形监测软件研发与测试。在掌握GNSS数据处理理论和软件开发需求的基础上,采用面向对象化编程方法,对软件中每个功能模块进行详细的设计,开发了一套集GNSS多频融合解算、网络实时动态差分定位功能于一体的变形监测软件。介绍了该软件的总体设计思路、模块组成和功能;重点分析各模块的工作流程,给出主要算法流程图和程序框图。最后,通过软件在江苏省某桥梁水闸近半年的监测应用,结果表明,软件具备长时间连续运行的能力,并按指定路径保存相关点的结果,验证了算法编写的正确性和软件运行的稳定性,GNSS实时定位结果在RMS统计值在平面方向优于2mm,高程方向优于7.5mm,满足一定范围内桥梁变形监测工程应用中的需要。
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