BDS/GPS单历元阻尼LAMBDA算法及其在边坡变形监测中的应用效果分析

论述了BDS/GPS双系统组合下的单频单历元阻尼LAMBDA算法原理,并基于该算法实现一种实时远程变形监测系统。以理县某边坡变形监测应用为例,比较了GPS、BDS及其组合系统下的观测条件和阻尼LAMBDA算法定位效果:BDS的观测卫星数多于GPS,PDOP值相较于GPS也更加稳定;BDS单历元解标准差在N、E、U方向上分别为0.40cm、0.31cm、1.00cm,优于GPS的0.61cm、0.40cm、1.74cm。长期实验结果表明,在我国南部边坡监测中,BDS相比GPS具有一定优势。理县边坡23个月内位移量显著,3个监测站平均位移在N、E、U方向上分别达到8.70cm、43.63cm、18.03cm。强降雨是引起土质山体滑坡的主要因素,使用累积降雨量和累积位移量建立线型回归模型,线性相关系数在0.98以上。在边坡监测中,可将实时的位移数据和降雨数据作为滑坡预警的重要依据。

GPS单历元阻尼LAMBDA算法在水库形变监测中的应用

形变监测点近似坐标的概略精度指标为GPS单历元定位提供了有利条件 ,结合水库形变监测点形变特征 ,采用平滑处理方法 ,“GPS单历元阻尼LAMBDA算法”可用于静态形变测量 ,这就将以往的“静态监测模式”与“动态监测模式”统一为“动静态监测模式”。采用模拟实验和清江隔河岩大坝实测数据检验了“动静态模式”的有效性 ,结果表明 :单历元定位精度优于 2cm ,两小时观测数据的平滑坐标可以达到 3mm的定位精度。同时讨论了具有两个基准站的数据处理方法 。

广义阻尼LAMBDA方法及其在长基线实时定位中的应用

在长基线实时定位中,相邻观测值之间具有强相关性导致法方程出现病态,此时载波相位整周模糊度难以快速固定.针对这一问题,在传统阻尼最小二乘模糊度降相关平差(leastsquares ambiguity decorrelation adjustment,LAMBDA)方法基础上,提出了广义阻尼LAMBDA方法,并推导出载波相位模糊度的单历元解表达式.该方法利用了坐标和载波相位模糊度的先验信息,在改善法方程病态性的同时也提高了浮点模糊度的解算精度,有助于整周模糊度的快速固定.采用两条长基线(266 km和456 km)实测数据进行验证,改进后的方法相比于传统方法,载波相位模糊度固定率提高了28.8%;当放大因子c=0时,广义阻尼LAMBDA方法与传统阻尼LAMBDA方法等价.选择澳大利亚连续运行参考站系统(continuous operation reference system,CORS)网中四条长基线实时数据流进行测试,实验结果表明:在基线长度小于1 000 km的多系统实时定位中可以获得水平优于0.02 m,高程优于0.04 m定位精度.基于广义阻尼LAMBDA方法在长基线实时定位中具有一定的应用参考价值.

一种适合开采沉降实时观测的单频单历元算法

为了弥补现有GPS单频单历元算法在矿区开采沉降中的不足,更加精确地实时监测煤炭开采引起的地表移动,基于Tikhonov正则化方法及阻尼LAMBDA方法,提出了一种适合矿区沉降实时观测的新方法。首先,根据单频单历元方程的特点,利用Tikhonov正则化方法修正单频单历元法方程矩阵,由最小二乘法得到可靠的模糊度实数解;其次,依据阻尼LAMBDA方法搜索固定整周模糊度,其中阻尼因子可根据矿区首期变形监测结果确定;最后,利用该算法处理某矿区地表沉降的实测GPS数据,得到了测站北、东、天顶三方向的定位精度为毫米级,且单历元解算时间远小于采样率。试验结果表明,该算法在矿区沉降中能满足毫米级的观测,同时可满足矿区沉降实时观测,对于实现对矿区沉降的实时观测具有一定的参考价值。

单历元解算整周模糊度及检验方法研究

针对GPS测量中因工作盲区等实际生产因素的影响而造成历元较少的情况,提出在Tikhonov正则化的基础上解算历元较少时方差-协方差阵的病态情况。为提高解算整周模糊度的成功率,提出在Tikhonov正则化的基础上结合阻尼LAMBDA方法固定整周模糊度,同时采用电子总含量(TEC)检验,通过实例证明此方法适用于单历元情况,并能明显提高解算整周模糊度的成功率。