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《武汉大学》 2013年
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基于施工机械安全监控的GPS技术与方法研究

周命端  
【摘要】:为缓解各种能源紧缺问题,我国相继开展了许多大型工程项目建设。随着我国大型工程项目建设规模的扩大和科学技术的进步,大型工程项目质量安全监管于段将会或已经走向现代化高新技术势必代替传统技术的发展趋势。对于大型工程项目质量监管新手段的研究一直是施工部门长期关注的焦点课题。 针对大量大型施工设备在狭小的施工场地高密度布放、高强度作业、大重量承载、广范围移动运行,在高空交错混杂,一旦发生机械故障、吊运物件脱落、施工设备之间或施工设备与施工建筑物之间发生碰撞,都将可能造成重大的人员伤亡和严重的经济损失,严重影响工程项目施工进度。目前对施工设备运行状态的安全监控处于传统的人工值守方法,这缺乏实时性和自动化,安全监控也难以保证。为攻克解决这一技术难题,考虑到GPS技术具有先天独特的优势,本文将GPS实时精密定位方法应用于施工机械安全监控,可为工程施工安全提供新的技术保障;对于提高施工设备管理的现代化水平,具有较高理论意义和重要应用价值。本文完成的主要工作以及取得的创新性成果总结如下: 1.GPS监控信号实时交换与并行解码技术和方法研究:通过分析GPS监控终端的串口通信、监控信号实时传输与多路接收以及GPS监控终端和控制中心服务器端的信号通讯软件设计与实现,探讨了多路GPS监控信号实时交换技术的实现方法与具体流程,通过实验测试与数据比对分析,验证了多路GPS监控信号实时交换的可行性和有效性;同时,以某品牌GPS-OEM板为例,对其GPS信号数据结构进行解析之后,通过对观测值数据和导航电文的解码转换实现,提出了一种基于数据流方式和多线程技术相结合的多路GPS监控信号实时并行解码转换方法,通过试验与结果分析验证了本文方法是行之有效的。 2. GPS伪距差分监控研究与精度分析:对GPS伪距单历元差分定位算法进行了详细推导,给出了精度评定公式,并作了算法实现。通过静态和动态试验分析,利用C/A码观测值对算法作了验证并进行了精度分析,并基于DGPS计算模式分别对C/A、P1和P2三种伪距差分观测值精度和监控精度进行了比较,算例计算结果表明:C/A码差分观测值精度略优于P1码和P2码,而P1码和P2码基本相当;C/A码伪距差分单历元定位精度略优于P1和P2码,在H方向上较为明显;在GPS单历元整周模糊度算法研究中用于初步定位的伪距观测值建议首选C/A码。 3.GPS单历元双差整周模糊度快速确定算法研究:首先对现有几种典型GPS双差整周模糊度确定算法进行了分析,重点探讨了DUFCOM方法和IBC算法。考虑到目前GPS单历元观测锁定的卫星数一般可达8~10颗甚至更多,为解决DUFCOM方法因观测卫星数过多导致解算效率过低问题,顾及DC算法具有解算效率高的优点,提出对观测卫星进行筛选分级处理策略,进而提出了一种新的快速组合算法((?)FARSE)。算例结果表明,该算法可避免在应用DUFCOM方法中二级卫星对一级卫星双差整周模糊度解算效率的影响,使得GPS单历元确定双差整周模糊度的效率显著提高,达到了GPS高采样率数据实时动态解算的目的。 4. E DUFCOM方法提出及其效能分析:在分析已有DUFCOM方法单历元解算GPS L1相位观测值整周模糊度理论的基础上,对其进行了衍生与方法扩展,进而提出了单历元直接确定GPS L2、Ln和Lw相位观测值整周模糊度的新方法,即为Intension DUFCOM方法,并统一原有IDUFCOM方法,概括为E DUFCOM方法,最后给出了(?)E_DUFCOM方法的特征值条件。算例结果表明:基于(?)E_DUFCOM方法的高精度GPS单历元差分定位中,在整周模糊度解算效率下最高的是▽△Nn,其次是▽△N1,再次是▽△Nw,最低的是▽△N2,这与误差带的约束作用息息相关:在定位解粗度上从高到低依次是Ln、L1、L2和Lw,这与其本身观测噪声密切有关;四种相位观测值用于定位的比较,不论是解算效率还是定位精度,Ln定位解具备最优特性 5.GPS施工机械防撞预警系统与应用试验模拟设计:集成高精度GPS技术无线通讯技术和计算机网络技术,开发设计了一套高精度GPS(?)施工设备防撞预警系统(Gscrtcas),通过模拟设计三种应用试验,对Gsertcas系统的监控精度和效果进行了验证。试验结果表明:不论是模拟塔吊机与塔吊机之间的运动、塔吊机与缆机之间的运动还是缆机与缆机之间的运动,在它们相互靠近(相对运动或追赶运动)的过程中,Gsertcas系统能实时监控它们的运动轨迹,并能有效地显绘安全运行指令信息、C级告警与指令信息、B级告警与指令信息、A级告警与指令信息,便于提醒设备驾驶人员安全驾驶、谨慎驾驶、采取正常避让或紧急制动的相应操作;在保证整周模糊度成功固定的前提条件下,SeOTF计算模式的监控精度明显优于DGPS计算模式和平滑DGPS计算模式;基于E_DUFCOM+DC'快速组合算法的SeOTF计算模式时,信号微弱干扰下单历元整周模糊度解算成功率高达97%以上,信号弱干扰下单历元整周模糊度解算成功率可达91%以上,但信号有干扰下单历元整周模糊度解算成功率仅高于57%;Gsertcas系统的应用尽量避免影响GPS信号质量的干扰源;Gsertcas系统运行稳定且防碰撞预警及时可靠,对工程施工具有良好的应用价值。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:P228.4

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张静,朱炎,金志华;自建基准站进行GPS伪距差分定位的试验研究[J];船舶工程;2003年04期
2 陈豪;朱大明;杨金玲;杨明龙;刘妍;司海燕;;GPS应用于高空施工机械安全监控[J];测绘工程;2008年02期
3 孟祥广;郭际明;;GPS接收机(OEM)二进制文件向RINEX文件的转换[J];测绘工程;2009年05期
4 宋中华;周命端;张玉生;宋士强;李琛;;GPS工程测量网数据处理与质量评估方法研究[J];测绘工程;2011年04期
5 戚浩平;高成发;;中等距离GPS相位平滑伪距差分动态定位精度的测定[J];测绘通报;2006年08期
6 郭际明;周命端;严悦;田雪冬;刘祖强;;气象改正对GPS水利工程控制网数据处理的影响特性研究[J];测绘通报;2010年02期
7 周命端;郭际明;许映林;李玉平;李琛;;水电站GPS变形监测网的数据处理及稳定性分析[J];测绘通报;2011年07期
8 郭际明;周命端;吴迪军;郭秋云;熊伟;;高精度GPS大型桥梁工程控制网数据处理与质量评估方法研究[J];测绘通报;2012年02期
9 孙效功;等价观测与GPS差分法定位[J];测绘学报;1992年01期
10 何海波,杨元喜,孙中苗;几种GPS测速方法的比较分析[J];测绘学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张恒;郭际明;周命端;丁旭;;基于Google Map的GPS定位跟踪系统研究与实现[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王潜心;机载GPS动态定位定速与定姿理论研究及软件开发[D];中南大学;2011年
2 孙红星;差分GPS/INS组合定位定姿及其在MMS中的应用[D];武汉大学;2004年
3 杨汀;网络RTK定位精度影响因子与GNSS数据网络传输研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王德盛;GPS多天线控制系统数据传输研究与实现[D];南京航空航天大学;2002年
2 杨永平;GPS相位平滑伪距差分定位技术的研究及应用[D];河海大学;2005年
3 王华;基于Internet实现GPS实时定位数据传输方法的研究[D];中国测绘科学研究院;2006年
4 李明军;基于某高速铁路精密工程控制测量若干问题的研究[D];吉林大学;2009年
5 陈豪;GPS长基线数据处理研究与实现[D];西南交通大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚刚,刘星,张希黔;高层建筑施工GPS测量的技术设计与应用[J];四川建筑科学研究;2004年01期
2 孙俊杰;;智能巡检管理系统在电力线路巡检中的应用[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年03期
3 师军良;杨森;赵辉;;GPS-RTK技术在山东省曹县数字地形测量中的应用[J];安徽农业科学;2009年25期
4 王维佳;赵兴炳;周嵬;;地基GPS遥测四川盆地可降水量特征[J];安徽农业科学;2011年18期
5 杨凤云;RTK快速求解整周模糊度算法及应用[J];鞍山科技大学学报;2003年02期
6 文玉树,李志铭,王雁桂;炮兵射击条件自动处理系统设计[J];兵工自动化;2004年01期
7 马上,陈红艳,张华;基于RoyalTek REB-12R的GPS信号显示器设计[J];兵工自动化;2004年06期
8 龚真春,宋执环,李平;超小型无人机GPS导航中的坐标转换[J];兵工自动化;2005年04期
9 贾建芳;郭圣权;;基于GPS-OEM板的低成本二维姿态测量系统[J];兵工自动化;2006年06期
10 彭瑞雪;胥霖;王富;;伪卫星定位系统中组网布局研究[J];兵工自动化;2010年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈飞宇;;无人驾驶飞机在四川国土资源管理中的应用[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
2 张子昂;韩兴伟;;SLR共视法精确测定导航卫星转发器时延[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
3 唐洪;单庆晓;何琴;;基于NCO的GEO卫星单向授时技术研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 庞春雷;赵修斌;卢艳娥;余永林;;基线约束条件下GPS整周模糊度快速解箅新方法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
5 丁乐乐;张小红;于兴旺;郭斐;;网络RTK双差模糊度解算成功率的提高[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
6 周率;陈丽华;史荟燕;;信号传播过程中的空间环境效应研究进展[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
7 胡彩波;赵金贤;李莘;;提高导航电文注入及更新频度对系统服务性能影响分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S02卫星导航信号体制及兼容与互操作[C];2012年
8 ;Single Epoch Ambiguity Resolution Based on FirCAR[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
9 高成发;陈伟荣;;基于星间差分的GPS精密单点定位技术研究[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
10 郭斐;张小红;;基于GNSS观测值域的实时钟跳探测与修复方法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
4 叶修松;机载激光水深探测技术基础及数据处理方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
5 吴富梅;GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D];解放军信息工程大学;2010年
6 王忠军;基于GIS的智能高速公路管理关键技术研究与实现[D];解放军信息工程大学;2009年
7 吕志伟;基于连续运行基准站的动态定位理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 秦显平;星载GPS低轨卫星定轨理论及方法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
9 蔡华;GNSS大网实时数据快速解算方法应用研究[D];武汉大学;2010年
10 方荣新;高采样率GPS数据非差精密处理方法及其在地震学中的应用研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜永涛;CORS系统区域改正数分类提取与内插研究[D];山东科技大学;2010年
2 黄鹏;市级大地水准面精化的研究与应用[D];山东科技大学;2010年
3 高峻;地壳高程方向周年运动特征的监测与研究[D];山东科技大学;2010年
4 单瑞;基于GPS单点测速的海浪及潮位测量应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 薛军琛;中国地区电离层延迟函数模型建立与精度估计[D];山东科技大学;2010年
6 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
7 李本玉;GPS/GLONASS精密单点定位技术模型与算法的研究[D];山东农业大学;2010年
8 孙波;船用稳定跟踪平台关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 叶增;卫星授时方法与星地同步数据处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 马汉增;微惯性组合惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柯可,唐雄燕;ADSL2/2+关键技术的探讨[J];电信建设;2004年06期
2 王文宇;移动位置服务[J];电信建设;2004年06期
3 朱建伟;;广州市连续运行卫星定位服务系统中的网络RTK技术[J];北京测绘;2009年03期
4 房建成,周锐,祝世平;捷联惯导系统动基座对准的可观测性分析[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
5 王艳东,黄继勋,范跃祖;GPS/INS组合导航系统半实物仿真研究[J];北京航空航天大学学报;1999年03期
6 夏林元;高建新;;GPS定位中的RINEX信息格式及其分析[J];测绘标准化;1997年04期
7 龙文彦,王解先;关于广播星历轨道误差的探讨[J];测绘工程;2000年02期
8 岳建平,席广永;基于小波变换的GPS周跳探测[J];测绘工程;2003年04期
9 高成发,赵毅;差分GPS水深测量系统在港口工程中的应用[J];测绘工程;2004年03期
10 刘庆元,王潜心,龚佑兴;Galileo组合观测值的研究[J];测绘工程;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘基余;;GPS现代化的作用与影响[A];中国测绘学会2006年学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 隋立芬;高精度GPS网的统一与数据处理若干问题研究[D];解放军信息工程大学;2001年
2 何海波;高精度GPS动态测量及质量控制[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
3 袁运斌;基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
4 孙红星;差分GPS/INS组合定位定姿及其在MMS中的应用[D];武汉大学;2004年
5 伍岳;第二代导航卫星系统多频数据处理理论及应用[D];武汉大学;2005年
6 杨光祥;宽带无源光网络关键技术研究[D];武汉理工大学;2005年
7 吴北平;GPS网络RTK定位原理与数学模型研究[D];中国地质大学;2003年
8 郑冲;双星/道路组合定位技术及基于双星定位系统的快速定向技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
9 殷海涛;基于参考站网络的区域对流层4D建模理论、方法及应用研究[D];西南交通大学;2006年
10 李成钢;网络GPS/VRS系统高精度差分改正信息生成与发布研究[D];西南交通大学;2007年
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1 曾群意;启发式算法及有限单元法在大地测量反演中的应用[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2003年
2 王贵文;VRS对流层模型及其算法研究[D];西南交通大学;2004年
3 韦云凯;基于IPSec的BGP/MPLS VPN研究与设计[D];电子科技大学;2004年
4 张双成;GPS导航解算中函数模型的研究及其应用[D];长安大学;2005年
5 李鹏;IGS精密星历的误差研究[D];中国地震局地质研究所;2005年
6 张立君;基于GPS-OEM的定位信息采集系统的开发[D];吉林大学;2006年
7 王淑云;ADSL2+技术研究及其在IP DSLAM上的实现[D];北京邮电大学;2006年
8 李旋;GPS动态变形监测数据的多尺度分析[D];中南大学;2007年
9 李毛毛;无砟轨道CPⅢ控制网数据处理方法研究及其软件的集成[D];西南交通大学;2008年
10 付仁俊;无砟轨道控制网网形和精度设计[D];西南交通大学;2008年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 姬生月,胡国荣;一种新的GPS整周模糊度快速解算方法[J];铁道学报;2000年06期
2 任超;王霜;;一种整周模糊度快速求解的改进LAMBDA方法[J];测绘科学;2010年04期
3 冯仲科,韩熙春;GPS接收机RTK定位中整周模糊度的快速解算方法[J];北京林业大学学报;1999年06期
4 陈永奇,James Lutes;单历元GPS变形监测数据处理方法的研究[J];武汉测绘科技大学学报;1998年04期
5 王荣;;利用分块迭代法解算GPS整周模糊度[J];科技资讯;2009年15期
6 黄晓瑞,张浩,谷立英,王增柱,邱忠甫;单频GPS载波相位相对定位研究[J];遥测遥控;2003年06期
7 赵伟,万德均,刘建业,袁信;GPS载波相位整周模糊度的在航快速算法研究[J];中国惯性技术学报;2004年01期
8 胡来红;许化龙;孙伟;;模糊度函数法在GPS动态定位中的应用研究[J];微计算机信息;2006年10期
9 杨文韬;戴吾蛟;朱建军;;综合变形特征及双频约束的模糊度单历元搜索算法[J];测绘科学;2008年06期
10 石海;崔文楠;;高精度GPS罗经系统的设计[J];上海大学学报(自然科学版);2006年04期
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1 肖洪兵;郭泽荣;;旋转弹载GPS自动跟踪系统设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 许东阳;寇艳红;;GPS L5信号双分量联合跟踪[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
3 曹文涛;郭际明;;基于切比雪夫多项式的GPS轨道标准化方法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S08卫星导航模型与方法[C];2012年
4 解祥成;丰光寅;晏黎明;;GPS水准在长江中游河道演变控制测量中的应用初探[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
5 Hsin-Tai Hsiao;Tsai-Hsin Chang;;Algorithm Design for Long-term GPS Satellite Orbit Prediction[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
6 余涛;王云冈;毛田;曾中超;王劲松;;利用单站电离层测高仪与GPS数据的同化反演试验[A];第28届中国气象学会年会——S15电离层与电波相互作用、空间天气事件数值模拟[C];2011年
7 余涛;毛田;王云冈;曾中超;;利用同化方法进行GPS数据三维电离层反演[A];第十四届全国日地空间物理学术研讨会论文集[C];2011年
8 邓志国;Michael Bender;Galina Dick1;葛茂荣;Jens Wickert;;GPS单频机在水汽层析中的应用[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 李祖洪;郑晋军;张立新;;GPS有效载荷发展对北斗系统的启示[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 沈悦;张雷;傅忠谦;王建宇;;基于符号位位并行运算的GPS信号快速处理研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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1 郭卫锋;芜湖建成GPS服务系统[N];中国测绘报;2008年
2 ;安华高推出完整射频模块[N];人民邮电;2008年
3 侯新军 赵迎红;GPS解水库权属纠纷[N];中国测绘报;2008年
4 记者 梁晶晶;贵阳市公安局GPS定位锁定事发现场[N];法制生活报;2008年
5 代希泽;走出选购GPS导航仪误区[N];当代汽车报;2008年
6 吴江;仅有GPS“定”不了公车滥用的“位”[N];工人日报;2009年
7 记者 张玮炜;全市出租车将免费安上GPS[N];大连日报;2009年
8 记者 杨颖;出租车免费安装GPS安全监控设备[N];鞍山日报 ;2009年
9 王涛;国测一大队出征西部开展GPS联测[N];中国测绘报;2009年
10 本报记者 宋轩;美国GPS:加速迈向第三代[N];解放军报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周命端;基于施工机械安全监控的GPS技术与方法研究[D];武汉大学;2013年
2 苗赢;星载GPS技术在航天器编队定轨中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 李平;智能GPS天线系统中的若干关键技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
4 陈伟;基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 唐康华;GPS/MIMU嵌入式组合导航关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
6 田世君;高灵敏度GPS定位及组合导航技术研究[D];电子科技大学;2009年
7 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 白雪;基于农田特征的车载GPS运动模型辨识及定位误差研究[D];江苏大学;2011年
9 刘有贵;GPS/GPRS车辆定位网络系统及故障在线检测技术研究[D];长春理工大学;2011年
10 黄鹏达;强衰落GPS信号模型分析及捕获技术研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘兵;GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用研究[D];昆明理工大学;2008年
2 徐璐超;GPS接收机关键技术研究[D];华东交通大学;2009年
3 李纬;基于GPS的桥梁变形监测数据处理与分析[D];湖北工业大学;2010年
4 廖国军;GPS三维姿态测量技术的研究[D];西华大学;2011年
5 黄昆学;GPS激光测距系统的算法研究及实现[D];山东科技大学;2010年
6 耿丽红;基于GPS的车速监测系统校准方法研究[D];天津理工大学;2010年
7 刘皓;GPS测量数据后处理方法研究[D];天津理工大学;2010年
8 李玲;基于GPS的车辆定位监控系统的研究[D];天津大学;2010年
9 郭玲娟;GPS/GPRS技术在武警作战指挥辅助决策系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 蔡文明;基于A-GPS的定位系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
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