基于GNSS-RTK水田平地机的设计与试验

设计了一种基于GNSS-RTK的水田平地机,并根据水田平整作业要求,设计了水田平地机的机械结构、液压及控制系统。控制系统基于GNSS-RTK卫星定位技术,采用Cortex M3系列控制器及RT-Thread嵌入式实时操作系统完成了平地铲高程的高精度检测,实现了平地铲高度的自动调节。田间试验结果表明:平地机机构设计合理,控制系统运行稳定可靠,平整精度满足要求。研究结果对水田平地机的设计具有一定的参考价值。

基于GNSS-RTK定位的无人机L波段探空系统标定方法

随着我国北斗卫星导航探空观测系统升级换代工作逐步推进,降低L波段探空系统测风数据差异的需求尤为迫切。利用无人机GNSS-RTK定位信息研究新的标定方法,相较传统标定手段,避免人为因素干扰、极大的降低测量误差,新的标定方法更加科学有效,对保证测风数据的有效性,提高高空气象观测数据质量具有重要应用意义。

基于冗余GNSS观测的RTK/INS紧组合方法

为了解决传统全球卫星导航系统(GNSS)与惯性导航系统(INS)的紧组合方法在隧道、高架等复杂场景下定位精度退化、相位模糊度固定率低的问题,提出了一种基于冗余GNSS观测的RTK/INS紧组合方法,可以紧密集成任意个GNSS终端,通过大量的冗余观测与改进卫星几何构型,有效提高了系统的定位性能。实验验证与定量分析表明,该方法在城市环境中能够稳定实现厘米级的精度,在卫星数急剧减少的复杂场景下与单天线紧组合方法相比,显著改善了定位效果,将最大误差由接近3 m约束到了1 m以内,并将模糊度固定率提高了20%。

先验信息约束的车载GNSS RTK/IMU紧组合导航算法

针对传统RTK/IMU组合导航系统在复杂环境中的模糊度固定率低导致其精度和可靠性较差的问题,文中提出一种先验信息约束的车载GNSS RTK/IMU紧组合导航算法。该算法首先构建一种基于IMU辅助伪距一致性检测的GNSS质量控制模型,以识别并剔除粗差较大的伪距观测量,接着提出一种附加先验长度信息约束的GNSS模糊度解算方法,提高GNSS模糊度解算的成功率,最后,将RTK与IMU输出的数据通过EKF进行紧组合滤波融合,从而提高组合导航系统在复杂环境中的精度与可靠性。实测车辆实验数据表明,提出算法相对于传统RTK/IMU紧组合导航算法,在三维位置和速度上的精度提升率达到36.36%和14.29%;与基于IMU位置信息约束的RTK/IMU紧组合导航算法相比,提升率分别达到26.31%和20.00%。

一种GNSS网络RTK改进的综合误差内插方法

在全球导航卫星系统(GNSS)网络RTK综合误差内插法(CBI)的基础上,提出了一种改进的综合误差内插方法(MCBI)。该方法把综合误差分为对流层模型改正、一阶电离层影响和除一阶电离层影响外的其他综合影响3个部分。实例证明了该方法不仅在精度上比综合误差内插法要高,而且更利于流动站的应用。

基于GNSS-RTK的在建超高层风载动态变形监测

首先以海星达H32全能型GNSS-RTK接收机为试验仪器,进行不同星系组合的RTK定位精度试验研究。然后以在建的天津高银117大厦为监测对象,采用GPS+GLONASS+BDS三星系组合对其进行现场强风作用下的RTK动态变形监测。利用巴特沃斯滤波对实测数据进行去噪处理,得到各测点的位移曲线。分析结果表明:GPS单星系定位的平面坐标精度相对较差,双星系组合定位的平面坐标精度与三星系组合定位的平面坐标精度基本相当,但GPS+GLONASS+BDS三星系组合定位的稳定性和可靠性最强;由于施工阶段大厦结构的刚度和整体性与竣工后存在差异,故在强风作用下其按一定施工步距滞后的低矮外框的振动位移幅度大于其高耸内筒结构的振动位移幅度;大厦外框和内筒均存在横风向振动位移,且横风向振动位移与顺风向振动位移的大小相近;监测环境对监测结果有着一定的影响,66层各点的监测值误差要大于95层各点的监测值误差。

基于GNSS-RTK技术的高精度海岸侵蚀监测方法

介绍了国内、外海岸带监测技术的发展历程及GNSS-RTK技术在海岸带侵蚀监测系统中的应用原理,根据海岸带地形特点,研究并实践GNSS-RTK进行海岸带监测的具体方法和步骤,通过对监测数据结果进行对比分析,证明GNSS-RTK技术是实现高精度海岸带侵蚀监测的合适方法。

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。

桥梁GNSS-RTK变形监测数据的多滤波联合去噪处理

针对桥梁GNSS-RTK变形监测中多路径效应和随机噪声的影响,提出了一种基于Chebyshev滤波和自适应噪声的完备集合经验模态分解(CEEMDAN),以及小波阈值(WT)降噪技术的多滤波联合降噪方法。该方法首先对监测信号实施Chebyshev滤波抑制多路径效应;然后进行CEEMDAN分解,基于自相关性分析,对噪声IMF分量进行WT降噪去除随机噪声。本文以天津海河大桥GNSS-RTK变形监测作为试验,对监测数据进行多滤波降噪处理。结果表明:本文所提的多滤波降噪方法能有效抑制多路径效应和随机噪声,GNSS-RTK与多滤波降噪相结合的方法能够准确识别桥梁真实动态位移,为桥梁GNSS-RTK监测数据降噪处理提供了一种良好的途径。

桥梁GNSS-RTK变形监测数据的CEEMDAN-WT联合降噪法

在桥梁GNSS-RTK变形监测中,监测信号会被多路径噪声误差所影响。针对上述问题,提出了自适应经验模态分解(CEEMDAN)和小波变换(WT)相结合的方法对桥梁GNSS-RTK监测数据进行降噪处理。采用CEEMDAN对振动响应进行分解得到本征模态函数(IMFs),利用相关系数鉴别出有效的IMFs,同时利用WT中的不同小波基对其余噪声与信号共存的IMFs进行阈值降噪,最后对信号进行重组。通过对模拟试验和基于GNSS-RTK的海河斜拉桥实测数据进行处理,结果表明,CEEMDAN相比于EEMD能有效解决模态混叠问题,CEEMDAN与WT相结合的方法对桥梁监测数据具有良好的降噪效果,能成功提取到桥梁真实位移信息。

一种基于RTK-GNSS技术的大跨径悬索桥动态特性分析方法

为了研究一座大跨径自锚式悬索桥的动态特性,本文采用实时动态差分-全球卫星导航定位系统(RTKGNSS)和加速度计对环境激励下天津富民桥进行监测试验.考虑到RTK-GNSS系统定位精度的缺陷,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)法与小波分解(WD)技术的联合降噪方法(EEMDWD),利用该方法对监测信号进行降噪处理以提高仪器的测量精度.随后,采用快速傅里叶变换(FFT)与随机减量技术(RDT)对降噪信号做进一步分析,从中获取结构的固有频率与相应的阻尼比.同时,为了与实测结果进行对比,建立了结构的有限元模型.分析结果表明:(1)采用EEMDWD联合降噪方法可以有效抑制背景噪声的影响,并且明显优于采用单独的EEMD或者WD分析的结果;(2)通过FFT分析,成功拾取到了结构的1阶固有频率,即f =0.5873 Hz,且RTK-GNSS与加速度计两类传感器的模态频率识别结果相一致,进一步验证了RTK-GNSS系统用于监测环境激励下大跨径桥梁动态响应的可行性;(3)通过RDT分析,成功拾取到了结构的阻尼比,即ξ=2.12%;(4)阻尼比实测值与有限元模型分析结果基本吻合,两者相差2.86%.

基于RTK-GNSS的海上平台桩腿结构水平位移监测

采取RTK-GNSS技术对海上石油平台桩腿结构进行水平位移监测以分析其振动特征.针对复杂环境下多路径效应对RTK-GNSS监测结果的影响,利用草地和水域两种场地环境进行多路径效应测试试验.经分析,水域环境中多路径误差更大,而对于极为复杂的海上环境更需要对监测数据滤波降噪以削弱多路径误差.因此,提出了基于自相关函数和相关系数的集合经验模态分解(EEMD)-切比雪夫滤波对埕岛油田一平台桩腿结构的RTK-GNSS监测数据进行处理.结果表明:①RTK-GNSS技术能够用于海上环境中的平台桩腿动态位移监测;②自相关函数与相关系数相联合可以实现本征模态函数的有效选取和信号重构;③降噪前后信号的相关性均高于0.85,证明所提滤波方法既能保留有效信息成分又能削弱多路径误差;④经降噪后,可更清晰地看出桩腿结构的实时水平位移信息及运动轨迹,为海上结构监测提供了更优的途径.

海洋平台GNSS RTK监测数据的CVCEEMDAN-WT-SSA去噪算法

针对GNSS-RTK技术在海洋平台变形位移监测过程中的多路径效应误差与随机噪声,本文提出一种基于交叉证认改进的具有自适应白噪声的完整集成经验模态分解(CVCEEMDAN)、小波阈值(WT)降噪方法及奇异谱分析(SSA)相结合的联合去噪算法。首先对原始信号进行CEEMDAN分解,使用交叉证认方法识别噪声与有效信号IMF分量;然后利用WT和SSA分别对噪声和有效信号分量作去噪处理,重构处理后的信号,获得真实变形监测结果。结果表明:本文算法具有自适应性,且相比EMD、EEMD、CEEMDAN、ACCEEMDAN-WT-SSA算法具有更好的去噪效果,可有效去除海洋平台变形监测中的多路径误差及随机噪声,成功获取真实的监测信号结果。

GNSS-RTK技术在道路断面测量中的应用

阐述了GNSS-RTK的工作原理,分析了常规RTK与网络RTK基本工作思想、系统组成及两者的区别,以T8型GNSS接收机与Land Star7. 0测量软件为例,详细介绍了RTK技术进行道路纵横断面测量的方法。依托学校公路勘测实习基地,开展了RTK高程与水准测量高程对比性试验研究,结果表明,两者高程最大差值不超过4cm,RTK高程能满足道路纵横断面设计的精度要求,具有一次完成道路中桩放样与纵横断面测量的优势。

GNSS-RTK测量技术在施工测量中的应用

GNSS-RTK测量技术的应用,可以很好地保障工程施工测量的效率及质量,为工程设计或施工作业提供重要参考,基于此,本文首先阐述GNSS-RTK测量技术的应用原理、应用流程及应用优势,进而对GNSS-RTK测量技术在施工测量中的应用方法进行论述,旨在通过GNSS-RTK测量技术保障工程质量与施工效率。

特殊观测环境下多模GNSS接收机RTK测量性能分析

随着我国北斗导航卫星系统(BDS)的不断发展和完善,基于GNSS多模系统的接收机种类不断增多,其RTK测量可实时获得高精度的定位信息,在国民经济和社会发展中具有广阔的应用前景。本文对多模GNSS接收机在空旷区域、大面积水域、树木下、高大建筑物旁、高压线下、雷达周围的RTK测量平面精度和固定解初始化时间进行研究,旨在探究不同特殊观测环境对RTK测量平面精度与初始化时间的影响,以期为特殊观测环境中高精度实时定位提供借鉴。

林冠开阔度对GNSSRTK在森林中定位可用性及初始化时间的影响

RTK是高精度的实时卫星定位技术,但由于林冠对信号的遮挡,GPS RTK技术在林下很少应用,而采用双星定位系统的GNSS RTK则有较为广阔的应用前景。以冀北山地杨桦次生林为例,采用GPS+GLONASS双星系统进行RTK定位,通过全天空照片测定林冠开阔度,探讨林冠开阔度对GNSS RTK定位可用性及初始化时间的影响。结果表明:全天空照片能较好地描绘GNSS定位的森林环境,且卫星多位于中等高度角,林冠开阔度是反映森林中定位环境条件的适合指标。采用双星GNSS系统,有足够的卫星数满足定位要求,林冠开阔度与共用卫星数呈显著的线性正相关关系;92.3%的PDOP值小于4,卫星有良好的空间几何分布;森林环境对信噪比有较大影响,信噪比与开阔度呈显著的正相关关系。林冠开阔度在0.25以上时,反映定位可用性的各指标均较好。随着林冠开阔度增大,RTK定位所需的平均初始化时间变短。从观测时间长短与测量效率分析,15 min是适宜的时间限值。

PPP/PPP-RTK新进展与北斗/GNSS PPP定位性能比较

首先简要回顾了精密单点定位(PPP)技术在最近几年的发展现状,重点总结了高采样率钟差实时快速估计、多系统组合PPP模糊度固定、多频GNSS PPP模型及其模糊度固定、PPP快速初始化、PPP-RTK等若干热点方向的最新研究进展。在此基础上,利用目前四大卫星导航系统(GPS、GLONASS、Galileo、北斗)最新的实际观测数据,全面比较分析了各系统及多系统组合PPP定位性能,重点给出了北斗二号+北斗三号PPP浮点解和固定解的定位精度、收敛时间和首次固定时间。结果表明:我国北斗导航卫星系统已经可以实现与其他导航卫星系统基本相当的PPP定位性能。北斗二号+北斗三号组合PPP的收敛时间/首次固定时间20~30 min;静态解的东、北、天方向定位精度在毫米到厘米级;动态解水平方向约5 cm,高程方向约7 cm;多系统组合可显著提高PPP定位精度、收敛时间和首次固定时间:固定解定位精度比浮点解在东、北、天方向分别提升了14.8%、12.0%和12.8%;相比单GPS,多系统组合PPP浮点解的收敛时间和固定解首次固定时间分别缩短了36.5%和40.4%。

惯导技术在GNSS-RTK倾斜测量中的应用

惯导技术是第二代GNSS-RTK倾斜改正测量定位的新技术。本文分析了惯导新技术应用于不同倾斜角度及相同停滞时间下GNSS-RTK倾斜测量误差,进而基于实验方案探讨了基于惯导技术的GNSS-RTK倾斜改正可信度,并进而讨论了对中杆在倾斜角30°内惯导传感器对平面点位改正精度及倾斜角在50°内高程改正精度都是可靠的,超越这个角度值,其精度会随倾角增大而下降,且改正误差大小与倾斜不同方向无关。

基于ACVMD-WT法的GNSS-RTK高耸结构动态监测与模态分析

为对高耸结构的安全性能进行评估,采用GNSS-RTK技术对天津广播电视塔进行动态监测。对监测误差及噪声进行分析,基于变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)和小波阈值(wavelet threshold,WT)提出了ACVMD-WT算法。通过模拟信号验证了VMD比添加自适应噪声的完备集合经验模态分解(complete ensem-ble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)的信号重组能力更强。利用所提算法对水平方向信号进行降噪并得到结构的模态参数。结果表明:水域环境易引起背景噪声,对监测结果产生不利影响;ACVMD-WT滤波实现了对信息分量的有效筛选,降噪前后信号具有较强的相关性;相比集合经验模态分解(en-semble empirical mode decomposition,EEMD),CEEMDAN以及CEEMDAN-WT,所用算法的降噪效果更佳;由降噪后信号更好地获取到结构的前三阶频率及阻尼信息,其中一阶频率与有限元分析的相对误差为0.189%,第三阶频率相对误差最大值仅为4.054%,提高了模态频率辨识度和准确度。