利用PPP与ICA技术进行大型建筑物动态变形监测研究

GPS for deformation monitoring has many advantages, such as no weather condition limitation, highly automatic, providing 3D displacement et al. So GPS has been increasingly used in monitoring the dynamic behaviors of large structures under environmental loading. However, there are some shortcomings in existing deformation monitoring and analysis method. In this research,a new method of dynamic deformation monitoring for large structures using PPP (Precise Point Positioning) technique and deformation analysis using ICA is proposed. The main research content include:(1)improve kinematic PPP positioning accuracy,(2)extract dynamic deformation information using ICA method,(3)identify large structures modal parameters from PPP coordinate series using ICA method.This research provides a new way to application of GPS in large structures dynamic deformation monitoring, and is expected to reduce the cost of GPS deformation monitoring. Meanwhile, this research has important scientific significance to improve PPP positioning accuracy and extend ICA to deformation analysis.

GPS用于变形监测具有全天候、自动化、提供三维位移等优势，目前GPS技术越来越被广泛地应用于大型结构在环境载荷条件下的动态变形监测。本研究针对现有变形监测方法和变形分析中存在的不足，提出利用精密单点定位(PPP)技术进行大型建筑物的动态变形监测，并采用独立分量分析(ICA)技术进行变形分析。该项目主要研究内容包括：（1）提高动态PPP定位的精度；（2）基于ICA技术提取PPP技术获得的动态变形信息；（3）基于ICA技术分析PPP坐标序列识别建筑模态参数。该研究为GPS技术在大型建筑物动态变形监测中的应用提供了一种新的思路，有望降低GPS动态变形监测的成本；同时对提高PPP定位精度和扩展ICA技术在变形分析中的应用具有重要的科学意义。

目前GPS技术被广泛地应用于大型结构在环境载荷条件下的动态变形监测。本项目针对现有变形监测方法和变形分析中存在的不足，提出利用精密单点定位(PPP)技术进行大型建筑物的动态变形监测，并采用独立分量分析(ICA)技术进行变形分析。项目取得了以下主要成果：（1）采用历元间差分定位技术，减少了观测值之间存在的时间相关性和滤波次数，可以提高高频动态PPP定位的精度；（2）采用历元间差分定位技术，可以削弱PPP定位中卫星钟差插值误差的影响，其效果比目前常用的随机模型方法更好；（3）采用历元间差分定位技术，处理基准站与流动站采样率不一致情况下的动态相对定位问题，可以满足动态定位精度要求，且显著降低了硬件成本；（4）PPP技术在振动频率识别以及测量振动位移大小方面能取得与GPS差分技术一致的结果。另外，本项目将历元间差分法应用至GPS动态相对定位中，开展了利用历元间坐标差信息加快模糊度收敛、基于站际历元二次差模型进行周跳的探测与修复等方面的研究，取得如下研究结果：（1）将历元间坐标差信息附加至模糊度叠加法方程中，可以改善法方程的病态性，提高模糊度浮点解的精度，从而加快模糊度的固定。采用Helmert方差分量估计方法调整载波相位双差观测值和由历元间坐标差信息导出的虚拟观测值两类观测值的权比，可以进一步提高模糊度在航解算的效率，增强模糊度固定的可靠性；（2）基于站际历元二次差模型进行周跳的探测与修复，可以克服三差法中存在的缺点，提高了周跳探测与修复的成功率与可靠性。