精密测量技术论文提纲

论文题目：基于卫星导航RTK的精密测量技术研究

摘要：近年来,全球卫星导航定位系统不断发展,随着广域、局域增强系统的不断完善,定位的精度也随之提高,可以达到厘米至毫米级,使其可以应用于精密测量领域,并且可以突破以往精准测量中测量空间的限制,把精准测量从局部空间扩大到较大空间的工作场景中。本文研究的是基于卫星导航中的RTK（real-time kinematic,实时动态）载波相位差分精密测量的关键技术。整周模糊度的确定是RTK技术应用于精密测量时的关键问题,本文主要对RTK技术中整周模糊度的搜索、RTK应用于新型滑坡监测系统的设计与实现和RTK监测数据的处理三部分展开了详细的研究。首先,针对传统蚁群算法在搜索GNSS整周模糊度过程中由于初始信息素匮乏而导致得搜索效率低下问题,提出改进的粒子群与蚁群混合算法搜索GNSS整周模糊度。在搜索初期,利用改进粒子群算法收敛速度快的优势进行粗搜索得到次优解,以该解调整改进蚁群算法信息素的初始分布,最后采用改进蚁群算法进行整周模糊度的细搜索。结果表明,改进的混合算法比单算法可以更快地收敛于最优解,搜索效率要明显优于LAMBDA算法,且解算的基线精度可以控制在3mm以内,有效性和可靠性得到了很好的验证。在此基础上,开展了RTK应用于实际工程应用的研究。然后,针对传统GNSS-RTK滑坡监测系统随着观测节点增加导致成本过高问题和基站与观测站同时位移导致的漏警问题,提出基于GNSS-RTK技术的双层滑坡监测系统,新系统在传统滑坡监测系统的基础上,在一些重要节点区域上新增微网观测系统,由‘点’监测改进为微区域‘面’监测,并实现了基于GNSS-RTK技术的形变数据采集和基于H800数传电台、4G技术的数据传输。试验结果表明,数据传输可靠高效,且系统测量精度可达毫米级,满足滑坡监测要求,并可通过调整观测站微区域中的观测节点密度和基线长度满足不同环境的需求。最后,针对GNSS-RTK技术应用于形变监测时数据精度较低从而导致无法进行有效监测的问题,提出了一种基于形变数据的数据预处理和异常状态识别方法。首先采用改进拉依达准则进行粗差剔除,然后采用小波去噪处理,最后根据形变数据异常模型构建休哈特均值控制图。结果表明,改进拉依达准则可以实现对实测形变数据的实时粗差剔除,根据最优小波系数设置的小波去噪方法可以有效提高形变数据精度,休哈特均值控制图结合改进拉依达准则可以实现对形变数据的有效监控。通过上述研究,最终将RTK技术应用于实际滑坡监测,且监测精度可达毫米级。

关键词：RTK技术;整周模糊度;改进的粒子群与蚁群混合算法;双层滑坡监测系统;形变监测数据处理;异常状态识别

学科专业：电子与通信工程

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 卫星导航系统现状

1.1.2 RTK精密测量研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容及结构安排

第2章 高精度GNSS-RTK相对定位的数学模型

2.1 GNSS观测值的类型和观测方程

2.1.1 伪距测量的观测方程

2.1.2 载波相位测量的观测方程

2.1.3 观测方程的线性化

2.2 高精度GNSS相对定位中的误差及解决

2.2.1 与卫星有关的误差

2.2.2 与信号传播有关的误差

2.2.3 与接收机有关误差

2.2.4 其他误差

2.3 RTK测短基线模型

2.3.1 RTK工作原理

2.3.2 RTK双差观测方程

2.3.3 RTK相对定位中的短基线解算

2.4 本章小结

第3章 整周模糊度的确定

3.1 整周模糊度的概念

3.2 常见的整周模糊度搜索方法

3.3 LAMBDA算法

3.3.1 LAMBDA算法搜索流程

3.3.2 搜索空间的重定义

3.4 改进的PSO与ACO混合算法

3.4.1 传统粒子群与蚁群算法

3.4.2 改进的粒子群与蚁群混合算法

3.5 仿真与实例分析

3.5.1 仿真分析

3.5.2 实例验证

3.6 本章小结

第4章 GNSS-RTK技术的双层滑坡监测系统设计与实现

4.1 应用背景

4.2 总体结构设计

4.3 硬件设计

4.4 软件设计与测试

4.4.1 输入导航数据读取

4.4.2 基线解算

4.4.3 输出基线数据及后台监测

4.5 双层滑坡监测系统性能分析

4.6 本章小结

第5章 RTK形变监测数据预处理与监控

5.1 监测数据预处理及分析方法

5.1.1 粗差剔除

5.1.2 降噪处理

5.1.3 预处理数据分析

5.2 监测数据的异常状态识别

5.2.1 监测数据异常模型

5.2.2 休哈特均值控制图

5.3 形变数据预处理与异常状态识别流程

5.4 实例分析

5.4.1 粗差剔除效果

5.4.2 降噪处理效果

5.4.3 构建休哈特均值控制图效果

5.4.4 不同形变情况效果分析

5.5 本章小结

第6章 结论和展望

6.1 论文结论

6.2 未来展望

致谢

参考文献