GNSS-RTK技术在超高层建筑物动态变形监测中的应用研究

摘要

同一般类型的建筑相比，超高层结构在风荷载、日照作用、地震等因素的影响下会产生更为明显的动态变形。随着 GPS-RTK技术以及在动态变形监测中Kalman滤波方法的应用，长期实时动态监测得到了快速的发展。然而，单一的星座系统在连续性、精度、效率、可用性和可靠性等各个方面都存在着一定的局限性。
　　本文中以天津广播电视塔为监测对象，同时采用三星座和双星座GNSS-RTK系统进行了超高层建筑物的动态变形监测试验，主要的研究成果如下：
　　1.三星座组合GNSS-RTK系统可以同时接收GPS、GLONASS、BDS三星座的卫星信号，极大地增加了可见卫星的数量,同时构成了更佳的卫星几何分布,减少了精度稀释因子,使得定位精度的提升成为可能。三星座系统组合定位，提升了星座的冗余度,也进一步地提高了定位精度的可靠性。
　　2.通过实际超高层动态变形监测试验，特别是试验中双星座和三星座GNSS-RTK系统的对比，可以看出北斗导航系统在提升监测系统的连续性、效率、准确度、可操作性与可靠性等各个领域都起到了十分重要的作用。可以预见的是，随着我国北斗系统的继续发展与完善，GNSS-RTK技术必将会有更进一步的提升。
　　3.采用Kalman滤波方法，使用Matlab软件编制的程序处理分析动态变形的监测数据，可以有效消除低频噪声的影响，且经频谱分析后可得到较为准确的结构振动频率值，并得到监测点的振动轨迹、结构的主振方向及其振动曲线，说明了GNSS-RTK技术结合Kalman滤波在超高层结构动态变形监测及其数据整理分析过程的可操作性。随着相应软件的发展及编程水平的提高，其实用性也将更为突显。
　　4.在三种风况下利用GNSS-RTK技术对天塔进行动态变形监测，对监测数据进行计算分析，得到对应不同的风荷载激励下结构的振动频率，与结构的自振频率较为吻合，证明了 GNSS-RTK技术在超高层结构动态变形监测中的适用性和准确性。
　　5.对GNSS-RTK动态变形监测的误差来源进行分析，得出几种误差来源影响的公式，并同时结合天塔动态变形监测试验数据的分析，给出了具体的误差消减的办法措施。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究与发展现状

1.3 课题的主要目的

第二章 GNSS-RTK系统及其定位原理

2.1 GNSS-RTK系统介绍

2.2 GNSS-RTK系统的定位原理

2.3 GNSS-RTK系统在测量中的应用

2.4 本章小结

第三章 Kalman滤波理论及其应用

3.1 Kalman滤波概况

3.2随机线性离散系统Kalman滤波基本方程

3.3 Kalman滤波原理的工程应用

3.4 本章小结

第四章 超高层建筑物动态变形监测试验

4.1动态变形监测建筑物简介

4.2试验仪器及其布置方案

4.3试验数据的处理

4.4 本章小结

第五章 监测误差来源分析及其消减措施

5.1监测误差的来源分析

5.2监测误差的消减措施

5.3卫星数量的增加对监测误差的影响

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢