收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

GNSS时间序列变形信息识别与预警方法研究

吴昊  
【摘要】:全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)以其快速、高精度、全天候等优势,被广泛地用于桥梁、滑坡体、建筑物和构筑物等变形体的监测,业已成为变形监测的主要技术手段之一。GNSS变形监测技术包括:监测、数据处理和变形信息的识别与预警三个部分,其中,监测是基础,数据处理是手段,变形信息的识别与预警是目的。GNSS变形监测的关键是如何准确的识别出监测数据中的变形信息并及时进行预警,变形信息的识别与预警是变形体安全运营的重要保障,对保护人民的生命财产安全具有重要意义。本文针对GNSS长时间监测过程中可能出现的个别粗差或离群值,将会造成累积和(Cumulativesum,CUSUM)控制图误警率较高的问题,提出基于中位数的CUSUM控制图的GNSS变形信息的识别与预警算法,并针对CUSUM控制图不能有效分析GNSS监测数据中的时间序列的影响因素,引入加性季节和趋势分解与断点识别算法(Breaks for Additive Season and Trend,BFAST),构建基于改进BFAST算法的GNSS变形信息识别与预警方法;同时,针对GNSS监测数据有时不服从某一特定分布的问题,并考虑到以上方法是基于GNSS监测数据服从正态分布的要求,建立基于局部加权回归(Locally weighted regression,LWR)残差的GNSS变形信息检验与预警算法。本文的主要研究内容及成果如下:(1)依据传统的CUSUM控制图理论,建立了基于CUSUM中位数控制图的GNSS变形信息识别与预警算法。该方法采用中位数的方式,将监测数据进行组合,较大程度上消除监测数据中可能出现的个别粗差或离群值对检测结果的影响。针对GNSS不满足正态分布的问题,介绍了一种非正态数据转化的方法;同时,通过在实测数据中加入模拟变形数据,在含有无粗差、离散粗差和连续粗差的模拟变形数据的情况下进行相关试验。实验结果表明:基于CUSUM中位数控制图的方法可以有效地抑制噪声对变形信息的影响,增强监测序列的变形特征。对于未加入粗差的变形序列,基于中位数的CUSUM控制图对变形信息的识别精度高于经典CUSUM方法;而对于加入粗差的变形序列,基于中位数的CUSUM控制图优势更为明显,其表现出了良好的稳健性,与采用该方法对未加入粗差的变形序列的识别结果基本相当。(2)BFAST是一种对时间序进行分解的断点检测算法,针对CUSUM控制图不能有效分析GNSS监测数据中时间序列的影响因素问题,提出基于改进BFAST的GNSS变形信息识别与预警方法。在实验中,发现BFAST不适用于GNSS坐标序列幅值波动较大的情况,鉴于此,本文结合CUSUM控制图的优势,对BFAST算法进行改进;同时,考虑到GNSS采集数据时不满足季节性的情况,在迭代步骤中进行优化。实验结果表明:改进的BFAST算法很好的解决了原始BFAST算法不适用于GNSS坐标序列幅值波动较大时的问题,与原始BFAST算法相比,在探测连续偏移的变形数据时,改进的BFAST方法具有明显的优势,提高了探测结果的可靠性和稳定性,对变形信息的识别精度更优,表现出了良好的稳健性。(3)在变形信息的探测中,以上方法必须具备一定的条件,即GNSS监测数据要服从正态分布。而实际采集数据时GNSS信号受到多路径误差、电离层延迟等误差的影响,导致监测数据不服从某一特定分布,鉴于此,提出基于LWR残差的GNSS变形信息检验算法。通过模拟数据和在实测数据中加入变形信息两种方式进行验证,实验结果表明:无论选择哪种方式进行验证,该方法均具有良好的检验变形信息的能力。对于上、下型和积极趋势型的数据进行检验时,具有明显的优势,并且能够准确的反映变化趋势;对于突变型数据,本算法适用于对二倍标准差以上的连续大偏移变形数据的检验,能够有效地识别出GNSS监测数据中变形信息发生变化的范围和位置,但是对一倍标准差偏以下的连续小偏移数据的识别精度较低。图[28]表[5]参[87]


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 黎奇;;趋势、阻碍与机遇——2018年全球导航卫星系统(GNSS)行业调查报告[J];中国测绘;2019年02期
2 芦海涛;;三频GNSS精密定位理论与方法研究[J];卫星电视与宽带多媒体;2019年21期
3 ;2002国际GPS/GNSS学术年会[J];国际学术动态;2004年01期
4 刘畅;丁凡;田淼清;;GNSS安全——网络空间安全的新战场[J];全球定位系统;2019年01期
5 林波;;GNSS跟踪测量技术研究[J];信息技术与信息化;2019年08期
6 国际;王田;刘成;苏牡丹;薛仁魁;;浅谈GNSS测试方案设计[J];数字技术与应用;2019年07期
7 张双成;戴凯阳;南阳;张勤;瞿伟;李振宇;赵迎辉;;GNSS-MR技术用于雪深探测的初步研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2018年02期
8 李加群;王健;赵向东;;GNSS观测数据解算检查及自动存储研究[J];测绘与空间地理信息;2017年12期
9 白帆;;海上复杂环境对GNSS天线信号影响的分析[J];数字通信世界;2018年03期
10 熊寻安;龚春龙;曹梦成;曹志德;;茜坑水库主坝表面GNSS变形监测系统设计与实现[J];人民长江;2018年12期
11 钟梓敏;;略论几种常见引起GNSS测量出现误差的因素[J];科技资讯;2018年10期
12 张鹏飞;徐泮林;;多系统GNSS在弱信号环境下的比较研究与精度评估[J];北京测绘;2018年08期
13 文述生;王江林;李宁;闫少霞;;GNSS RTK在测绘测量中的技术应用研究[J];科技创新与应用;2018年25期
14 朱曙光;聂松广;郭玉珍;;GNSS-RTK外业操作五步教学法[J];内江科技;2018年10期
15 何在勇;;全球导航定位系统GNSS的技术与应用[J];科学技术创新;2018年28期
16 李林阳;张学东;黄娴;李崇辉;吕志平;;大规模GNSS网发展及数据处理现状[J];测绘通报;2018年10期
17 陈鹏;;GNSS相位测量中“周跳”的规范用法探讨[J];导航定位学报;2016年04期
18 伍其术;;浅谈GNSS系统在内河航道测量的应用[J];建材与装饰;2016年39期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王凯龙;郭杭;田宝连;王海涛;;GNSS车载相对定位实验研究[A];卫星导航定位与北斗系统应用2016——星参北斗 位联世界[C];2016年
2 ;GNSS系统的研究与发展[A];卫星导航产业机遇与挑战2010[C];2010年
3 Lingxuan Wang;Yu Gan;Erhu Wei;Lifen Sui;Xuexi Liu;;INS-Aided Single-Frequency Cycle-Slip Detection for Real-Time Kinematic GNSS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S10 多源融合导航技术[C];2018年
4 Yaozong Zhou;Cuilin Kuang;Shaohua Dou;Ziping Liu;;Development and Assessment of GNSS Online Differential Data Processing System Based on HNCORS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S02 导航与位置服务[C];2018年
5 Peng Hu;Guanwen Huang;Qin Zhang;Xiaolei Wang;Min Mao;;Algorithm and Performance of Precipitable Water Vapor Retrieval Using Multiple GNSS Precise Point Positioning Technology[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年
6 Zhengxun He;Shuangcheng Zhang;Yang Nan;Kai Liu;Wei Qu;Huilin Wu;Qi Liu;;Analysis of Sea Surface Multipath and Impact on GNSS Precision Positioning[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年
7 Ran Zeng;Yang Liu;;Clock Jump Repair of high-rate GNSS data for earthquake monitoring in Japan[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年
8 肖岭;李向;白明玄;潘静璇;;GNSS压制欺骗信号特征分析[A];第十二届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2018年
9 张文金;;差分GNSS在无人机上的应用[A];云南省测绘地理信息学会2016年学术年会论文集[C];2016年
10 刘艳祥;;松阳县南城区块一级GNSS测量的设计与实施[A];“践行‘五大发展理念’,提升地质服务能力”——浙江省地质学会2016年学术年会论文集[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 广伟;GNSS时间互操作关键技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院国家授时中心);2019年
2 张鹏飞;GNSS载波相位时间传递关键技术与方法研究[D];中国科学院大学(中国科学院国家授时中心);2019年
3 宁一鹏;GNSS/INS组合导航系统初始对准及其故障修复研究[D];中国矿业大学;2019年
4 龚晓鹏;北斗/GNSS三频实时高精度大网快速处理方法研究[D];武汉大学;2018年
5 夏敬潮;融合泛在无线信号与GNSS的室内外定位方法研究[D];武汉大学;2015年
6 吕海洋;基于车行GNSS轨迹数据的道路网络构建与增强方法研究[D];南京师范大学;2017年
7 徐广辉;新信号体制GNSS接收机信号同步与干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
8 徐鉴;市区环境下GNSS多径信号盲处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
9 王笑蕾;地基GNSS近地空间水环境遥感监测研究[D];长安大学;2018年
10 丁楠;地基GNSS水汽层析关键技术研究[D];中国矿业大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 荆丽丽;GNSS-IR双频数据融合的表层土壤湿度反演[D];山东农业大学;2019年
2 董永祥;多系统GNSS组合动态精密单点定位算法研究[D];安徽理工大学;2019年
3 徐丹丹;基于GNSS的电离层层析及日变化分析[D];安徽理工大学;2019年
4 邓永春;GNSS变形序列的特征提取与预报方法研究[D];安徽理工大学;2019年
5 李祥鹏;基于GNSS/SINS组合导航的安防小车巡航平台设计[D];电子科技大学;2019年
6 莫善会;GNSS与视觉里程计辅助IMU的行人导航方法研究[D];电子科技大学;2019年
7 于露;基于U-BLOX-M8U的GNSS/INS松耦合组合导航系统设计与实现[D];中国科学院大学(中国科学院国家授时中心);2019年
8 阮青山;基于地基GNSS的同震电离层异常研究[D];西安科技大学;2019年
9 来凯;多模GNSS精密单点定位技术研究[D];西安科技大学;2019年
10 付伟;地基GNSS的区域电离层建模研究[D];西安科技大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 包海 彭建华;全球导航卫星系统建功汶川灾后重建[N];中国测绘报;2009年
2 王立彬;中国全球卫星导航系统,夺下千万美元大单[N];新华每日电讯;2007年
3 本报记者 陈锦锋;华测导航加快核心业务发展 多元化发力驱动业绩稳定增长[N];通信信息报;2018年
4 王娜;我GNSS技术打破国外垄断[N];科技日报;2007年
5 本报记者 杨蕾;计量更准导航才能更准[N];中国质量报;2014年
6 中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任 曹冲;全球卫星导航系统的现状和前景[N];中国测绘报;2009年
7 王雅丽;实施国际化战略[N];中国测绘报;2010年
8 北京合众思壮科技股份有限公司 彭玉群;移动GIS蓄势待发[N];计算机世界;2008年
9 文湘北田力;全面认识全球导航卫星系统[N];中国测绘报;2007年
10 中国地震局地质研究所研究员 甘卫军;“陆态网络”监测地壳运动[N];北京日报;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978