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GPS平面控制网数据预处理方法与稳定性研究

夏开旺

  20世纪90年代以来,GPS定位技术在各种类型控制网的建立中得到广泛应用。由于观测条件的复杂性,GPS卫星信号受到多种误差源的干扰,如电离层折射、对流层折射、多路径效应、GPS接收机随机噪声等,如何发现并削弱这些误差的影响,提高基线向量精度,是GPS数据预处理需要解决的问题。首级平面控制网是施工测量的基准,鉴于大型工程首级平面控制网使用周期长,控制点的稳定性直接影响施工测量和工程建设的质量,因此研究稳定性分析方法,开发稳定性分析软件具有重要的现实意义。在深入理解GPS、小波分析、控制网稳定性分析等理论的基础上,本文对GPS数据预处理方法和平面控制网稳定性分析方法展开研究,并结合实例进行计算和分析,主要研究内容如下:采用苏通大桥GPS控制网实测数据,讨论和分析了起算点偏差以及观测时间选取对基线向量的影响,通过选取4小时的观测数据进行计算分析,表明选择好的观测时段可以实现在较短的时间内得到较高的基线精度和控制网精度。采用VB语言与MATLAB语言编程,提取苏通大桥GPS控制网与葛洲坝GPS控制网观测数据中的原始载波信号,利用小波分析理论在多尺度、多分辨率、可伸缩、可平移等分析方面的优势,分别对提取的原始载波信号、单差观测值、双差观测值采用db3小波函数进行3层小波分解,研究高频信号特点以及不同差分方法消除噪声的效果。将小波分析理论作为数学工具,实施GPS观测数据小波分解和重组,对于发现并削弱GPS误差具有重要的理论意义和实用价值。编制消噪程序,以葛洲坝GPS控制网基线的原始观测数据为研究对象,采用不同分解层数、不同阈值选取与重调方法、不同小波函数等三种方案进行消噪处理,并对三种方案的消噪性能进行比较,找出最优的消噪方案,结果表明:采用合适的消噪方法可以很大程度上提高基线的精度,选取的基线未消噪前解算的中误差为17.71毫米,消噪后中误差为4.60毫米。对平面控制网稳定性分析理论和方法进行研究,采用MATLAB语言研制稳定性分析软件,包括平均间隙法、t检验法和变形误差椭圆法。对苏通大桥GPS平面控制网两期观测数据进行基线解算,采用武汉大学研制的科傻GPS处理系统进行二维联合平差,再采用本文研制的稳定性分析软件对控制网进行稳定性检验,并对检验结果进行比较和分析,得到三种方法检验效果一致性的结论。……   
[关键词]:GPS控制网;GPS观测时间;基线解算;小波变换;消噪;稳定性分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河海大学2005年