啪啪国产视频_一级高清毛片_日韩精品中文字幕在线观看_免费视频一区二区三区四区

1、 概述

GPS衛(wèi)星定位技術相比于傳統(tǒng)的測繪方法有著顯著的特點和優(yōu)越性。它不受天氣的干擾，點位間不需通視，容易實施長距離的精確定位。此外，GPS可以進行實時測量，具備良好的自動化和集成化性能，特別適用于動、靜態(tài)的安全監(jiān)測和滿足較大工程區(qū)域內(nèi)現(xiàn)代施工所需的復雜測量工作。近年來GPS以其特有的優(yōu)勢在形變監(jiān)測和精密工程測量領域得到了廣泛應用。

由于水利水電工程特有的地形及環(huán)境條件，工程區(qū)域常位于深山峽谷，GPS衛(wèi)星信號的接收受到限制，造成人們對GPS定位精度的疑慮。目前，GPS技術雖在我國水利水電工程獲得了一些應用，但是深層次的開發(fā)和推廣尚有待進一步的努力。此外，在大壩安全監(jiān)測中，受GPS定位精度和監(jiān)測系統(tǒng)成本的影響，GPS技術應用較少，是個十分薄弱的環(huán)節(jié)。因此，將GPS推廣應用到水利水電工程中，研究適合我國國情的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)和滑坡等地質災害監(jiān)測防治系統(tǒng)，對促進我國水利水電事業(yè)的發(fā)展將有很重要的意義。

GPS一機多天線技術研究是針對GPS在工程應用中存在的問題而開展的。 在水利水電工程、地質災害等大規(guī)模工程監(jiān)測中，如果每個監(jiān)測點上都安放高精度GPS接收機，尤其是當監(jiān)測點很多時，會導致監(jiān)測系統(tǒng)的成本十分昂貴。基于這個問題，我們采用GPS一機多天線技術，通過課題組自行研制開發(fā)的GPS多天線控制器，僅用一部GPS接收機互不干擾地接收到多個GPS天線傳輸來的信號，實現(xiàn)用一個天線代替一臺高精度GPS接收機，這樣監(jiān)測系統(tǒng)的成本可大幅度下降。本項研究成果為GPS技術在大壩安全監(jiān)測、山體滑坡監(jiān)測等水利水電工程的應用創(chuàng)造了極為良好的條件。

2、 GPS一機多天線方法

GPS 一機多天線控制系統(tǒng)的設計思路如圖1所示，它是將無線電通訊的微波開關技術與計算機實時控制技術有機的結合，僅用一部GPS接收機同時互不干擾的接收到8個GPS天線傳輸來的信號。實現(xiàn)這一思路的關鍵是開發(fā)GPS 一機多天線控制器，需要解決的技術問題是確保多天線控制器微波開關中各通道的高隔離度和最大限度地減少GPS信號衰減。

圖1  GPS一機多天線方法示意圖

GPS一機多天線系統(tǒng)中要解決的另一個關鍵問題是GPS天線信號的傳輸。由于監(jiān)測的范圍比較廣，各監(jiān)測點之間的距離可能很遠，天線信號傳輸至控制器時將不可避免地產(chǎn)生GPS信號衰減過大的問題。根據(jù)我們的測定，當電纜傳輸距離超過30米時，信號的損失已經(jīng)相當大。要解決這個問題，一方面應提高傳輸介質的性能，如采用低損耗電纜或者光纖傳輸；另一方面也可進行適當?shù)男盘栐鰪姡瑸榇宋覀儗ｉT研制了相應的GPS信號低噪聲放大器，取得了良好的效果。

1、 基于GPS一機多天線技術的變形監(jiān)測系統(tǒng)

采用GPS一機多天線控制器的變形監(jiān)測系統(tǒng)如圖2所示,它包括下面幾個主要部分：數(shù)據(jù)處理中心,數(shù)據(jù)傳輸,GPS多天線控制器,天線陣列,基準站,野外供電系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)處理中心包括微機總控、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理四大部分。采用Microsoft Visual C⁺⁺或其它相關高級語言編程，具有良好的人-機界面。一旦該系統(tǒng)安裝完畢，中心可實現(xiàn)一天二十四小時監(jiān)測。技術人員不必親臨現(xiàn)場，只需在辦公室打開電腦，就可以實時得到監(jiān)測數(shù)據(jù)，完全實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動讀取、存儲和發(fā)送。數(shù)據(jù)處理中心的另一個功能是安全監(jiān)控綜合分析。通過對現(xiàn)場傳輸來的GPS數(shù)據(jù)的處理、計算與綜合分析，做出預報和預測。

根據(jù)形變監(jiān)測系統(tǒng)實際情況的不同，我們設計了四種數(shù)據(jù)傳輸方式：①電話線進行數(shù)據(jù)通信②無線GMS、GPRS方式進行數(shù)據(jù)通信③光纖進行數(shù)據(jù)通信④組網(wǎng)方式進行數(shù)據(jù)通信。這四種方式各有特點，可根據(jù)實際情況和成本靈活選擇其一。

GPS多天線變形監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集部分安裝在野外，工作時供電系統(tǒng)不能間斷。如果現(xiàn)場不能提供220V的電源，我們設計風力發(fā)電機和太陽能供電系統(tǒng)。正常工作時，風力發(fā)電機和太陽能發(fā)電機所發(fā)的電直接給一個蓄電池充電，保證變形監(jiān)測系統(tǒng)的持續(xù)電力供應。

1、 GPS一機多天線系統(tǒng)在工程形變監(jiān)測中的應用

⑴小浪底大壩變形監(jiān)測試驗

圖3   GPS一機多天線監(jiān)測網(wǎng)布局

我們在小浪底大壩主壩上選擇了其中一條測線，來布置GPS多天線控制器連接方案： GPS天線安裝在各監(jiān)測點的觀測墩上，各天線通過電纜連接多天線控制器。監(jiān)測網(wǎng)的GPS基準站設在附近永久觀測點上。監(jiān)測點和基準站組成的GPS監(jiān)測網(wǎng)如圖3所示。

觀測試驗持續(xù)進行了兩天，將傳統(tǒng)的GPS監(jiān)測方法和采用GPS一機多天線的監(jiān)測方法進行了完整的對比性試驗。表1和表2分別表示一個時段的基線和測點位置的解算結果。表中的解算結果表明，GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)與常規(guī)GPS監(jiān)測方法精度相當，誤差在1－3 mm。

 

表1  基線解算結果比較

基線向量	GPS一機多天線監(jiān)測		GPS常規(guī)監(jiān)測
	基線解算結果 （米）	RMS （米）	基線解算結果 （米）	RMS （米）
0004-0047	21.579	0.000	21.575	0.001
0004-0021	37.515	0.001	37.515	0.001
0004-0003	34.558	0.002	34.558	0.003
0004-0019	143.375	0.001	143.373	0.002
0003-0019	152.693	0.002	152.692	0.002
0021-0019	120.180	0.001	120.178	0.001
0004-0049	139.102	0.001	－	－
0003-0049	126.923	0.003	－	－
0021-0049	159.147	0.002	－	－
0049-0047	122.514	0.000	－	－

 

表2  點位平差結果比較

點號	坐標 分量	GPS一機多天線監(jiān)測		GPS常規(guī)監(jiān)測
		點位平差結果 （米）	RMS （米）	點位平差結果 （米）	RMS （米）
47	X	4357.160	0.001	4357.157	0.001
	Y	1792.533	0.001	1792.531	0.001
21	X	4317.561	0.001	4317.559	0.001
	Y	1793.782	0.001	1793.783	0.001
4	X	4348.580	0.001	4348.579	0.001
	Y	1772.820	0.001	1772.820	0.001
49	X	4469.163	0.001	－	－
	Y	1842.151	0.002	－	－

注：“－”為未觀測

⑵東江大壩變形監(jiān)測試驗

東江大壩安全監(jiān)測網(wǎng)由大、小東江壩面監(jiān)測點、兩岸山體滑坡監(jiān)測點和兩個基準點構成。壩區(qū)四周山體陡峭, 整個大壩位于Ｖ型峽谷之間，壩區(qū)觀測條件不理想，尤其是小東江壩區(qū)的滑坡峽谷一側樹木濃密，監(jiān)測點的觀測條件極不理想。針對以上情況, 我們采用圖4的基線布局來測定GPS多天線系統(tǒng)定位精度。其中Djs 3為基準站，其余各點為監(jiān)測點。而且每

個時段靜態(tài)觀測3小時以上，以滿足所需的精度要求。

 

Djs 3

Xdj 4 3

Xdj 3 3

Xdj 1 3

圖4  東江大壩試驗基線布局

本試驗中有部分觀測點因山體、樹木遮擋而出現(xiàn)周跳過多, 這樣難以確定GPS整周模糊度。為了準確地進行點位三維坐標的解算，在現(xiàn)有的觀測條件下，基線解算前進行了數(shù)據(jù)預處理，保證基線具有較高的精度。表3列出了基線解算結果。

 

表3    基線解算結果比較

基 線     內(nèi) 容	Djs3 ~ Xdj4 (m)	Djs3 ~ Xdj3 (m)	Djs3 ~ Xdj1 (m)
由坐標推算出的理論長度	345.0879	358.3914	399.7825
實際觀測解算的基線長度	345.0820	358.3930	399.78270

 

⑶浦東新區(qū)海堤防汛墻位移監(jiān)測試驗

大壩斷面

圖5     試驗現(xiàn)場及GPS多天線系統(tǒng)天線組示意圖

浦東海塘GPS位移監(jiān)測系統(tǒng)一期工程選擇了位于三甲港海濱浴場和向陽圩碼頭附近的兩處進行監(jiān)測。GPS基準站選在海塘大堤的張家浜控制點，在大堤斷面選取3個監(jiān)測點并精確丈量距離。根據(jù)海塘大壩段面的特點， GPS天線分別安裝在不同的位置，如圖5所示。

實驗觀測了3個小時，進行了4輪回試驗，考慮在觀測過程中衛(wèi)星分布狀況的變化和外界條件的干擾，最后的解算結果取平均值，這樣可以保證解算結果的可靠性。圖6顯示了基線布局，結果如表4所示。

表4  基線已知值和解算均值的比較

基線向量	已知值（m）	解算均值(m)	差值(mm)
O - B	4.221	4.225	+4
O - A	7.884	7.885	+1
O - C	12.319	12.323	+4

 

  

 

⑷天荒坪電站GPS變形監(jiān)測試驗

天荒坪電站的形變監(jiān)測系統(tǒng)包括上水庫、下水庫二部分。我們首先對天荒坪電站上水庫進行的GPS監(jiān)測網(wǎng)精度研究，得到了一些有益結論：①觀測時間達到45分鐘時，觀測精度基本能達到監(jiān)測的要求；②采用GPS監(jiān)測網(wǎng)，GPS觀測中誤差在3毫米左右；③在觀測條件較好的測點上，兩種接收機的效果相當；但在觀測條件較差的測點上，雙頻機比單頻機的效果好。

我們在天荒坪電站的上水庫大壩上進行了GPS一機多天線系統(tǒng)形變監(jiān)測試驗。取TS07作為基準點，TPZ8、PZ10、PZ11為觀測點，監(jiān)測點布置如圖7所示。

基準點TS07

監(jiān)測點TPZ8

監(jiān)測點PZ10

監(jiān)測點PZ11

圖7   天荒坪電站GPS多天線監(jiān)測基線示意圖

我們利用自行開發(fā)的軟件分割和組合GPS觀測數(shù)據(jù)，將切割后合并的O文件以及其對應的N文件一起進行基線解算，并且在解算過程中考慮剔除GDOP不好的衛(wèi)星。

 

表5列出了天荒坪GPS一機多天線監(jiān)測基線解算結果。

表5  GPS多天線方法基線解算結果

基線向量	基線長（m）	中誤差（m）
TS07 - TPZ8	457.818	0.003
TS07 - PZ10	357.252	0.002
TS07 - PZ11	306.797	0.002

5、 結論

根據(jù)我們在小浪底大壩、東江大壩、浦東新區(qū)海堤、天荒坪抽水蓄能電站等地進行的試驗結果表明，GPS一機多天線系統(tǒng)達到如下技術指標：⑴開發(fā)的GPS一機多天線控制器，使得一臺GPS接收機能接收并處理8個GPS天線的傳來的信號，并且確保多天線控制器中微波開關各通道的高隔離度和最大限度地減少GPS信號衰減；（2）實現(xiàn)2-3毫米的定位精度。

采用GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了用一個天線代替一臺高精度GPS接收機，從而可以10倍、20倍地降低GPS在大規(guī)模工程形變監(jiān)測中的系統(tǒng)成本，并確保監(jiān)測的定位精度。此外，靈活的系統(tǒng)設計方案還十分便于系統(tǒng)的更新和升級。GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)還可應用到大型建筑物（高樓、特大橋梁）的安全監(jiān)測和山體滑坡、泥石流等地質災害監(jiān)測與防治。