采空区输电杆塔姿态监测与分析系统研究

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1、采空区输电杆塔姿态监测与分析系统研究第一章绪论1.1本课题研究的背景和意义空间坐标是描述实体方位信息，即表示物体空间位置信息的方法。空间位置信息的实质是对组成物体点的空间位置信息进行描述。地球上的物体活动中90%以上的内容与空间位置有密切关系，空间坐标是确定物体空间位置的重要依据，空间坐标测量设施在数字信息化时代扮演着重要角色。世界上有四种定位系统：早期美国军方研制的全球卫星定位系统（GPS）、前苏联研制和组件的格洛纳斯系统（GLONASS）、1998年欧盟为民用用户建立的伽利略系统（Galileo）、我国自主研发的北

2、斗卫星导航定位系统（PASS）。而美国全球卫星定位系统（GPS）与其他定位系统相比，具有三维定速定时精度高、全球覆盖面积大（98%）、软件硬件成熟、用户数量大等优势，是当今世界上性能最好，服务功能最全面的全球定位系统[1]。美国的陆、海、空三军在美国国防部的批准下，经历了方案论证、系统论证、试验三个阶段，1973年12月成功研制了第二代卫星导航系统，即卫星测时测距导航/全球定位系统（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem），简称全球定位系统

3、（GPS）。该系统不仅对静态物体可以快速确定高精度的三维空间坐标，而且对高速运动的物体也可以瞬间精密定位，其定位精度十分高，可达到米级。为了限制或控制其他国家和民用用户使用领域，美国政府实施了可选择性使用政策（又称SA政策），即人为增大GPS系统定位误差。在GPS卫星发射的信号中叠加了一些高频抖动信号，使GPS系统定位效果严重降低。GPS系统的功能除了上述定位服务以外，还能提供导航和定时服务[2,3]。.........1.2国内外研究现状随着航天技术和电子技术的日益成熟，GPS系统更新和完善的步伐不断加快，同时GPS

4、系统各方面功能得到了大幅提升。尤其，GPS差分技术的飞速发展，全面促进了GPS系统在导航定位应用领域的主导地位。从GPS卫星信号从单频信号到双频信号，最初的单点定位到差分定位，测量定位误差几十米到几厘米都印证了GPS系统逐步走向成熟，同时确定了GPS技术的发展方向[6]。1957年10月中旬，美国人造地球卫星首次发射成功。1973-1974年间，美国军方继续投入大量的人力物力，最终成功建立了全球定位系统（GlobalPositioningSystem－GPS）[7]。GPS系统的出现给测量领域带来了巨大的变革。GPS已

5、广泛用于大地测量、地壳板块运动测量、工程放样、工程监测网建立及各种工程测量中。GPS技术与低空摄影测量的结合，可能形成一种大比例尺快速测图系统；GPS技术与卫星摄影测量的结合，可以形成一种动态地图自动测绘系统；由于GPS系统具有高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位、定时功能，而且GPS具有方便、快捷、高效的特点，因此深受广大测绘人员的青睐。GPS技术的发展，使其在地质勘探、煤炭石油开采、水文水利、交通城建、农林业以及国土等行业得到广泛的应用[8]。GPS在这些方面的研究应用及其定位精度的不断提高为我们利用GPS实现

6、杆塔姿态监测提供了依据和有力保障。从上世纪80年代开始，差分GPS系统广泛应用于全世界各种导航定位领域。二十一世纪初，我国沿海地区建设了无线电向标/差分全球定位系统（RBN-DGPS），该系统由12个信标台组成，这些信标台向周围300公里范围内发射差分GPS信号。.........第二章GPS差分技术与CORS服务系统2.1全球卫星定位系统的产生与发展空间坐标是反映物体空间方位信息的一种方法，用空间坐标描述物体方位信息的实质是对组成物体点的空间方位信息的描述，通常使用三维坐标描述空间坐标。空间数据是确定物体空间位置的重

7、要依据，与地球上90%活动中的物体的空间位置有密切关系。空间数据基础设施在数字信息化时代扮演着重要角色。美国的陆、海、空三军在美国国防部的批准下，经历了方案论证、系统论证、试验三个阶段。1973年12月成功研制的第二代卫星导航系统即卫星测时测距导航/全球定位系统（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem），简称全球定位系统（GPS）[20]，由卫星星座、地面监测控制系统和用户设备[21]三大部分组成。美国军方投入大量的人力物力，经过多年的不断

8、改进与完善，该系统已成为全世界性能最好的导航定位系统，具有三维定速定时精度高、全球覆盖面积大（98%）、使用用户多及软硬件成熟等优点。为了达到足够的定位精度，美国军方最初计划以地心为中心将地球分成夹角为120°的三个轨道面，每个轨道面均匀分置8颗GPS工作卫星，共需24颗GPS工作卫星，确保在地球上任何一个位置能观测到6~