论文题目: GPS平面控制网数据预处理方法与稳定性研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 大地测量学与测量工程
作者: 夏开旺
导师: 田林亚
关键词: 控制网,观测时间,基线解算,小波变换,消噪,稳定性分析
文献来源: 河海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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。
论文目录:
第一章 绪论
1．1 国内外研究现状
1．2 研究的目的和意义
1．3 本文研究的主要内容
第二章 GPS基线向量的误差及分析
2．1 GPS基线解算的基本原理
2．1．1 GPS基本观测量及线性组合
2．1．2 单基线平差
2．2 基线向量的质量评价
2．3 GPS基线向量的影响因素
2．3．1 起算点偏差对基线向量的影响
2．3．2 周跳修复不完善对基线向量的影响
2．3．3 多路径效应对基线向量的影响
2．3．4 电离层折射对基线向量的影响
2．3．5 对流层折射对基线向量的影响
2．4 观测时间选取对GPS平面控制网影响
2．4．1 观测时间的选取对基线向量的影响
2．4．2 观测时间的选取对GPS控制网的影响
本章小结
第三章 小波分析原理及其在 GPS数据预处理中应用
3．1 小波分析原理
3．1．1 小波和小波变换
3．1．2 小波函数的选取与构造
3．1．3 连续小波变换和离散小波变换
3．2 基于小波理论的数据消噪处理
3．2．1 噪声信号的小波分析特性
3．2．2 噪声在小波分解下的特性
3．2．3 一维小波分析对平稳与非平稳信号消噪
3．2．4 小波消噪中闽值的选取规则
3．3 基于小波分析的GPS信号噪声特性研究
3．3．1 GPS信号结构
3．3．2 GPS信号的噪声特性研究
3．4 小波消噪效果影响因素实例分析
3．4．1 GPS信号消噪软件的设计
3．4．2 小波消噪实例分析
本章小结
第四章 平面控制网稳定性分析
4．1 平面控制网参考基准及其选择
4．1．1 固定基准与经典平差
4．1．2 重心基准与自由网平差
4．1．3 局部重心参考基准与拟稳平差
4．1．4 参考基准的选择
4．2 不同参考基准的转换
4．2．1 相似变换定义及计算公式
4．2．2 经典、重心、拟稳基准相转换
4．3 控制网稳定性分析方法
4．3．1 稳定点的总体检验法
4．3．2 稳定点的单点检验法
4．3．3 限差检验法
本章小结
第五章 苏通大桥 GPS平面控制网稳定性分析
5．1 苏通大桥GPS平面控制网概述
5．1．1 基本概况
5．1．2 复测成果计算
5．2 平面控制网稳定性分析软件研制
5．2．1 MATLAB语言概述
5．2．2 平均间隙法
5．2．3 变形误差椭圆法
5．2．4 t检验法
5．3 苏通大桥GPS平面控制网稳定性分析
5．3．1 平均间隙法实例分析
5．3．2 变形误差椭圆法实例分析
5．3．3 t检验法实例分析
本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
发布时间: 2005-07-07
参考文献
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