基于GNSS技术的自动化变形监测系统.pdf

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1、基于GNSS技术的自动化变形监测系统上海华测导航技术有限公司系统集成事业部副总经理邱匡成目录•GNSS变形监测系统介绍•GNSS变形监测系统应用领域•系统组成•系统关键技术运用•GNSS技术运用于变形监测优势GNSS变形监测系统介绍GNSS即全球卫星导航定位系统（GlobalNavigationSatelliteSystem），目前GNSS泛指美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO以及中国的COMPASS（北斗），目前使用范围较多的是美国的GPS系统。GNSS变形监测系统介绍在地球上任何位置、任何时刻GNSS可为各类用户连续地提供动态的三维位置、三维速度和时间信息，实现全

2、球、全天候的连续实时导航、定位和授时。目前，GNSS已在大地测量、精密工程测量、地壳形变监测、石油勘探等领域得到广泛应用。通过近十多年的实践证明，利用GNSS定位技术进行精密工程测量和大地测量，平差后控制点的平面位置精度为1mm～2mm，高程精度为2mm～4mm。GNSS系统监测原理GNSS基准站设置在非形变区，GNSS监测站设置在形变监测区（监测断面的布置和监测点的数量根据监测项目的要求来设置）。通过数据传输系统将同一时刻的GNSS基准站及GNSS监测站的原始观测数据发送到数据中心（数据采样间隔可达1秒10次-20次）。专业变形监测软件GPSensor对数据进行自动解算处理，得到监测点实时

3、的毫米级坐标值。GNSS系统监测原理GNSS变形监测系统应用领域水利水电大坝监测GNSS变形监测系统应用领域尾矿库安全监测GNSS变形监测系统应用领域地质滑坡灾害监测GNSS变形监测系统应用领域桥梁安全监测GNSS变形监测系统应用领域露天矿开采边坡、排土场、排矸场监测GNSS变形监测系统应用领域地表塌陷区沉降监测GNSS变形监测系统应用领域大型构筑物监测华测变形监测系统组成系统拓扑图传感器子系统多传感器平台融合前端系统组成示意图数据通讯子系统数据传输系统：有线传输：光纤、网线、485信号、422信号无线传输：无线网桥、2G/3G通讯模块、Zigbee数据处理与控制子系统软件系统设计架构图串口

4、通讯TrimbleNovAtel接收机钟差改正TCP/UPD通讯NavcomJavad电离层改正UHF/VHF/MODEMHuace远程设置测站环境干扰去除数据视图接收机分布网图监测点点位离散双差Kalman滤波解算图三差Kalman滤波解算接收机视图基线解算视图星历更新窗口实时动态自由网平差测站变形曲线数据记录/远程服务日志据视图时间同步数据导入/导出桥梁监测客户端系统完备性监测原始数据后处理沉降监测客户端地方坐标转换报警/远程服务滑坡监测客户端数据处理与控制子系统软件系统数据流程图数据处理与控制子系统•卫星数据–卫星颗数–每颗卫星的位置–每颗卫星的信噪比–每颗卫星的仰角•GPS定位数据–

5、坐标–水平精度、垂直精度–PDOP值–使用卫星颗数–解类型–数据时延关键问题的技术运用优化的野外供电技术光伏阵列最大功率点跟踪技术MPPT（MaximumPowerPointTracking）风光互补关键问题的技术运用组合式通讯方案ZigbeePLC前端密集传感器自组网小区域电力线通信传输区域内移动无线数据传输WLANMESH5.8GHz点对点主干数据传输关键问题的技术运用核心算法采用滤波方法消除GNSS动态定位数据中的随机误差，即Kalman滤波器。将真实的状态（定位结果）从各种随机干扰中实时最优地估计出来。GNSS动态定位的离散状态空间模型如下：X(k+1)=Φ(k+1,)()kXk+W

6、()k⎫⎬Y(k+1)=h[(Xk+1),k+1]+V(k+1)⎭为了更好的提高精度采用扩展的动态非线性Kalman和抗差自适应kalman滤波等多种算法和误差处理模型进行差分解算关键问题的技术运用在一个静止点上，采用双频GPS接收机和普通双频天线进行实时RTK解算RTK的定位精度平面在2个厘米之内，高程在4个厘米之内关键问题的技术运用在一个静止点上，采用双频GPS接收机和普通双频天线，然后采用GPSensor软件对其连续解算24个小时平面精度在10mm左右，高程精度在15mm左右关键问题的技术运用在一个静止的点上，分20分钟一个时段对其连续观测5个小时的数据平面精度在8mm左右，高程精度在

7、平面后处理结果12mm高程后处理结果关键问题的技术运用在一个静止的点上，分10分钟一个时段对其连续观测5个小时的数据，用华测GPSensor准动态Kalman算法对其进行处理平面精度在5mm左右，高程精度在8mm左右Kalman算法平面解算结果Kalman算法高程解算结果关键问题的技术运用多星座联合解算GPS多星解CompassGLONASS算GalileoGNSS技术运用于变形监测优势常规变形监测技术包括采