结构健康监测GPS监测技术PDF电子书下载

第一章　绪论 1

1.1　工程变形监测总论 1

1.1.1 变形监测的内容及分类 1

1.1.2 变形监测的精度和频率要求 2

1.1.3 变形监测的方法与技术 3

1.1.4　变形监测的特点 10

1.1.5 变形监测的意义 12

1.2　GPS定位技术的发展概况及特点 12

1.2.1　早期的卫星定位技术 12

1.2.2　GPS定位技术的由来与发展阶段 13

1.2.3　GPS定位技术的特点 14

1.3　GPS定位技术主要应用领域 15

1.3.1 GPS在军事上的应用 15

1.3.2　GPS在海陆空导航中的应用 16

1.3.3　GPS在海洋测绘方面的应用 20

1.3.4　GPS在大地测量方面的应用 21

1.3.5　GPS在工程测量方面的应用 22

1.3.6　GPS在航空摄影测量中的应用 24

1.3.7　GPS在土木工程健康监测中的应用 24

1.3.8　GPS在其他领域中的应用 25

参考文献 28

第二章　GPS组成与卫星的广播信号 29

2.1　GPS的基本组成 29

2.1.1　空间星座部分 29

2.1.2　地面监控部分 31

2.1.3　用户设备部分 32

2.2　GPS定位的坐标系统 32

2.2.1　协议天球坐标系 32

2.2.2　协议地球坐标系 36

2.2.3 国家坐标系与地方坐标系 40

2.2.4　WGS-84坐标系统 45

2.3　GPS定位的时间系统 45

2.3.1　世界时系统 46

2.3.2　原子时系统 47

2.3.3 力学时系统 48

2.3.4　协调世界时 48

2.3.5 GPS时间系统 49

2.3.6　其他计时系统 49

2.4　GPS卫星的广播信号 50

2.4.1　GPS卫星的伪随机测距码 51

2.4.2　GPS导航电文 55

2.4.3　GPS卫星载波信号 58

参考文献 61

第三章　GPS变形监测基本原理 63

3.1 引言 63

3.2　卫星的无摄运动 63

3.2.1　开普勒三定律 64

3.2.2　卫星运行的轨道参数 66

3.2.3　卫星的瞬时位置和瞬时速度 66

3.3　卫星的受摄运动 70

3.3.1　卫星的摄动力分类 71

3.3.2　几种主要的摄动力影响 71

3.4　GPS定位的观测方程 73

3.4.1　GPS的定位方式和观测量 73

3.4.2　GPS观测方程及其线性化 75

3.5　GPS动态绝对定位原理 80

3.5.1　测码伪距动态绝对定位 80

3.5.2　测相伪距动态绝对定位 81

3.6　GPS静态绝对定位原理 82

3.6.1　测码伪距静态绝对定位 82

3.6.2　测相伪距静态绝对定位 82

3.7　GPS静态相对定位原理 84

3.7.1　单差观测方程 84

3.7.2　双差观测方程 85

3.7.3　三差观测方程 86

3.8　GPS动态相对定位原理 87

3.8.1　测码伪距动态相对定位 87

3.8.2　测相伪距动态相对定位 88

3.9　卫星几何分布对定位结果的影响 92

3.9.1　卫星几何分布的影响 92

3.9.2　伪卫星定位技术 93

参考文献 95

第四章　GPS信号接收机 97

4.1 引言 97

4.2　GPS信号接收机的分类与选用 97

4.2.1　按接收机工作原理分类 97

4.2.2　按接收机的用途分类 98

4.2.3　按接收机捕获的载波频率分类 98

4.2.4　按接收机的通道数分类 99

4.3　GPS信号接收机的组成与工作原理 100

4.4　GPS信号接收机的检校与维护 102

4.4.1　GPS信号接收机的检校方法 102

4.4.2　GPS信号接收机的维护方法 104

4.5　几种常用的GPS信号接收机 104

4.5.1 中国中海达GPS信号接收机 105

4.5.2 美国Ashtech GPS信号接收机 107

4.5.3　加拿大NovAtel GPS信号接收机 110

4.5.4 美国Trimble GPS信号接收机 112

4.5.5　瑞士Leica GPS信号接收机 113

参考文献 123

第五章　GPS监测的误差来源与消除方法 124

5.1 引言 124

5.2　与卫星有关的误差与消除方法 124

5.2.1　卫星星历误差 124

5.2.2　卫星钟差 125

5.3　与信号传播路径有关的误差与消除方法 125

5.3.1 电离层折射 125

5.3.2　对流层折射 127

5.3.3 多路径效应与消除方法 127

5.3.4　周跳的探测与修复 140

5.4　与接收机有关的误差与消除方法 150

5.4.1　观测误差 150

5.4.2　接收机钟差 150

5.4.3　天线相位中心偏差 150

参考文献 151

第六章　GPS监测数据的处理方法 153

6.1 引言 153

6.2　GPS基线向量的解算 154

6.2.1　GPS数据传输 154

6.2.2　GPS基线解算的预处理 154

6.2.3　GPS基线解算的模式 156

6.3　GPS定位结果的坐标转换 157

6.4　GPS监测数据处理常用方法 159

6.4.1　GPS监测中的数据挖掘方法 159

6.4.2　GPS监测中的数据融合方法 161

6.4.3　GPS监测中的系统识别方法 162

参考文献 164

第七章　GPS结构监测系统的总体设计 165

7.1 引言 165

7.2　结构健康监测系统的组成与研究概况 165

7.2.1 结构健康监测系统的设计原则 166

7.2.2　结构健康监测系统的设计标准 167

7.2.3　结构健康监测各个子系统的研究概况 169

7.2.4　结构健康监测集成系统典型工程应用 177

7.3　虚拟仪器技术 181

7.3.1　虚拟仪器技术的概念 181

7.3.2　虚拟仪器的组成 182

7.3.3　虚拟仪器的特点及优越性 183

7.4　软件开发环境及LabVIEW平台 184

7.4.1　软件开发环境的选择 184

7.4.2　LabVIEW开发平台 185

7.5　GPS结构监测系统的设计方案 188

7.5.1 GPS结构监测系统的总体设计方案 188

7.5.2　传感器的选型与配置 189

7.5.3　数据采集仪器的选型 191

参考文献 192

第八章　基于虚拟仪器技术的GPS结构监测系统开发 197

8.1 引言 197

8.2　数据采集子系统 198

8.2.1　硬件采集仪器 199

8.2.2　数据采集软件程序流程 199

8.3　数据处理及分析子系统 203

8.3.1　数据处理及分析系统程序流程 203

8.3.2　数字滤波器的设计 204

8.3.3　虚拟小波消噪仪的设计 207

8.3.4　数据分析模块的设计 209

8.4　损伤识别及预警子系统 214

8.4.1 损伤识别系统程序流程 214

8.4.2　声、光预警方法及程序流程 215

8.5　数据管理子系统 217

8.5.1　LabVIEW与数据库的连接 218

8.5.2　DCT的配置 219

8.5.3　数据管理系统程序设计 219

8.5.4　网络安全技术 222

8.6　监测系统的测试与应用 225

8.6.1　模型设计与制作 225

8.6.2　试验过程及结果分析 225

参考文献 228

第九章　GPS结构监测的工程实施及应用 230

9.1 引言 230

9.2　GPS结构监测的工程实施方法 230

9.2.1　GPS结构监测的技术依据 230

9.2.2　GPS结构监测的数据通信方法 231

9.2.3　GPS结构监测的土建工作 239

9.2.4　GPS设备的防雷措施及过压保护 240

9.2.5　GPS设备的电力供应方案 244

9.3　GPS多路径误差信号监测试验 248

9.3.1 GPS多路径信号监测系统的设计 248

9.3.2　GPS多路径信号监测系统的建立 248

9.3.3　GPS多路径误差信号监测试验 250

9.4　大连世贸大厦GPS动态变形监测 253

9.4.1 大连世贸大厦动力分析 254

9.4.2 大连世贸大厦GPS监测系统设计 256

9.4.3　大连世贸大厦GPS现场监测 263

参考文献 268