GPS动态测量技术的检测及其在FAST工程中的应用研究

论文摘要

目前,GPS动态测量技术以其全天候、全天时等优良特性已经成功应用于诸多动态测量领域。随着GPS现代化步伐的逐步推进,GPS动态测量技术将会不断成熟和完善,必将在动态测量领域得到更加广泛而深入的应用。FAST（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope）是中国天文学家提出的建设世界上最大的单口径射电天文望远镜建议和工程方案。该工程对于动态测量的要求是实现在大尺度下的高精度、低动态、高采样率的实时动态无接触测量,而GPS技术在动态测量方面具有一定的优势,因此,研究GPS技术在FAST馈源测量中的应用将具有一定的实践意义。本文主要分析了动态检测平台构建原理和检测性能;介绍了NovAtel DL4-plus型GPS接收机及其相关的数据采集、数据预处理、数据后处理软件的主要使用方法和处理设置,对接收机及其系列软件在不同测量模式、不同数据采集模式、不同数据处理模式、不同处理设置下的数据处理性能进行了分析。基于动态检测平台对GPS动态单点定位、差分测量、和动态基线差分测量模式下的位置测量、速度测量及运动基线的姿态测量的精度进行检测和分析,得出了一些定性和定量的结论。应用小波变换技术对GPS动态测量数据进行了降噪处理,提取了GPS动态测量中的随机误差。以GPS动态测量数据为样本设计了BP神经网络,利用样本对不同的训练函数、不同的传输函数和不同的神经元数目进行了训练,得出了具体的训练方案,并对训练后的网络进行了泛化,实现了在平面方向上1cm的泛化精度和高程方向上2cm的泛化精度。基于动态检测平台和全站仪测量对GPS动态测量进行了平移检测。利用4台南方GPS单频接收机和NovAtel DL4-plus接收机进行了多基站的差分测量实验,在此基础上提出了FAST馈源跟踪测量的初步方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 GPS动态测量技术的发展与应用现状
• 1.1.1 GPS动态测量技术的发展
• 1.1.2 GPS动态测量技术的应用现状
• 1.2 课题背景及研究内容
• 1.2.1 课题背景
• 1.2.2 本文的研究内容
• 第二章 动态检测平台的构建及性能
• 2.1 动态检测平台的系统组成
• 2.1.1 机械旋转平台
• 2.1.2 光电传感器
• 2.1.3 电机和减速器
• 2.1.4 运动控制系统
• 2.2 系统各个组成部分的性能
• 2.2.1 机械旋转平台的精度
• 2.2.2 光电传感器的性能
• 2.2.3 电机和减速器
• 2.2.4 运动控制系统
• 2.2.5 载体旋转速度
• 2.3 精度和性能的综合评定
• 2.3.1 位置尺度评定
• 2.3.2 时间尺度评定
• 2.4 本章小结
• 第三章 NovAtel DL-4plus型GPS接收机及其系列软件
• 3.1 NovAtel DL-4plus型GPS接收机与GPS-702天线
• 3.1.1 NovAtel DL-4plus型GPS接收机
• 3.1.2 GPS-702天线
• 3.2 NovAtel DL-4plus接收机的设置与数据采集
• 3.3 NovAtel DL-4plus接收机的数据预处理软件组─GPS Utilities
• 3.4 数据处理软件
• 3.4.1 GrafNav差分数据处理软件
• 3.4.2 GrafMov动态基线处理软件
• 3.4.3 GrafNet静态基线网平差软件
• 3.4.4 GrafNav Batch动态基线批处理软件
• 3.5 Waypoint软件包的文件格式
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于动态检测平台的GPS动态测量实验
• 4.1 基于动态检测平台的GPS速度测量
• 4.1.1 GPS测速原理
• 4.1.2 GPS测速检测的实验及结果分析
• 4.1.3 分析与结论
• 4.2 基于动态检测平台的GPS位置测量
• 4.2.1 测量方案设计
• 4.2.2 检测结果与分析
• 4.2.3 检测分析及结论
• 4.3 基于动态检测平台的GPS姿态测量
• 4.3.1 GPS载体姿态测量方法
• 4.3.2 单基线姿态测量检测实验
• 4.3.3 总结
• 4.4 小波变换技术在GPS动态测量数据处理中的应用
• 4.4.1 小波变换原理
• 4.4.2 小波变换技术对GPS动态测量数据的降噪处理
• 4.4.3 结论
• 4.5 BP神经网络在GPS动态测量数据处理中的应用
• 4.5.1 BP误差反传神经网络
• 4.5.2 BP神经网络设计的一般原则
• 4.5.3 神经网络在GPS动态测量数据拟合中的应用
• 4.5.4 结论
• 4.6 本章小结
• 第五章 GPS用于FAST馈源跟踪测量的初步探讨
• 5.1 差分GPS动态测量技术的全站仪测量检测
• 5.1.1 实验方案设计
• 5.1.2 测量结果
• 5.1.3 解算结果与分析
• 5.2 基于GPS动态测量技术的FAST馈源跟踪测量方案
• 5.2.1 目前主要的馈源测量方案
• 5.2.2 基于GPS动态测量技术的FAST馈源跟踪测量方案设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论及进一步可开展的工作
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢