面向构建筑物变形监测的GNSS载波相位多路径建模及软件开发

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lilei1984lilei
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GNSS能够实现全天候、高精度、自动化连续测量,成为变形监测领域的重要监测手段。面对复杂的监测环境,如边坡树木、大坝旁水体、建筑反射等,多路径延迟误差成为影响GNSS测量精度、正确性的重要因素。多路径误差难以通过构建监测站、基准站的双差观测方程削弱,但存在明显与卫星轨道重复特性和稳定的监测环境高度相关的时空规律性。本文研究实际变形监测场景下时间域、空间域GPS/BDS双频多路径误差特性,构建对应的双频多路径模型,主要研究内容如下:(1)研究了多路径误差在坐标域、观测值域的时域规律性。在相对定位基础上,分析了坐标域上多路径误差的时间重复特性,实验结果表明BDS复杂的卫星轨道特性导致坐标域多路径误差的时间重复性较差,对多路径误差建模的要求高。进一步研究了多路径误差在观测值域上的时间重复特性,实验结果表明对于不同类型卫星,观测值域多路径误差的时间重复周期和卫星轨道重复周期相关,具备多路径误差建模的条件。(2)研究了基于观测值时间域的多路径误差削弱方法,即恒星日滤波方法。以BDS卫星为研究对象,开展多路径模拟实验和实际变形监测实验;模拟实验结果表明,恒星日滤波方法能有效地削弱观测值中的低频多路径误差分量,从而进一步有效的削弱坐标域中的多路径误差分量,得到更准确的坐标序列;实际变形监测结果表明,对于变形较小的监测对象,恒星日滤波方法能有效削弱观测值域的多路径误差。(3)研究了基于观测值空间域的GPS/BDS双频载波相位多路径模型(半天球图模型),并在多场景变形监测中开展了实验验证。研究了针对GPS卫星、BDS IGSO卫星、BDS MEO卫星、BDS GEO卫星的多路径误差建模方法,开展了多路径模拟实验和多场景变形监测实验。模拟实验结果表明,相比于恒星日滤波方法,半天球图模型法对观测值、坐标的改正效果更佳;大型水闸、灌河地涵、油田开采平台等多场景实验结果表明,半天求图模型能提高近50%的残差精度、40%的坐标序列精度。(4)开发了一套GNSS实时变形监测软件平台。基于相对定位理论实现GPS\BDS双系统的定位解算,采用半天球图多路径模型,实现了实时解算坐标的多路径误差削弱;并开发了一套Web端管理系统,实现用户管理、监测站管理、GNSS解算参数配置、监测站天顶卫星状态信息展示、实时形变坐标绘制功能,实现了客户端和服务端的分离和一站式管理。
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