跨海大桥下GNSS信号盲区换能器瞬时高程基准精密确定方法研究

摘要

我国跨海大桥数量日益增多，跨海大桥桥墩及桥区周围海床冲淤变形是影响桥体安全的重要因素。但在监测过程中，由于受桥体遮挡，船载GNSS接收机信号在桥区导航精度差或无法导航；同时跨海大桥多处于海峡或海湾潮汐变化复杂区域，且桥体跨度较长，测船附近实时高分辨率精确潮位获取较为困难。以上两个原因，导致多波束声波发射瞬间高程基准精度较差。　　为解决上述问题，本文基于双船模式船载组合系统确定GNSS信号盲区换能器瞬时高程基准，开展如下研究内容：　　1）阐释基于双船模式（1号主测量，2号GNSS潮位确定）的组成和工作原理，详细说明该组合系统的特点。基于2号船GNSS潮位数据确定，提供1号主测量船瞬时潮位，解决了现有在GNSS信号盲区无法取得精确潮位问题。　　2）详细阐明多传感器系统时间同步的重要性。采用UTC时间作为基准，基于多源信号垂直特征匹配将 GNSS与姿态传感器时间统一；基于样条插值函数将 GNSS和姿态数据时间匹配；基于内插外推法将压力传感器吃水数据和GNSS时间匹配，有效解决了多传感器时间不同步问题，提高了双船模式测量精度。　　3）仔细分析空间数据处理对GNSS信号盲区换能器瞬时高程精度的影响。针对各数据处理环节：开展GNSS高程信号质量控制研究；基于船载压力传感器吃水改正研究；基于船载姿态传感器姿态改正研究；基于快速傅里叶变换潮位确定研究。在上述空间数据研究基础上，获得跨海大桥下GNSS信号盲区换能器瞬时高程精确数据。　　4）在广东深圳湾开展GNSS信号盲区换能器瞬时高程精密确定实验，通过对实验区测量高程结果分析对比评定，验证了跨海大桥下GNSS信号盲区换能器瞬时高程基准精密确定方法的有效性。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容

1.4 本章小结

2 跨海大桥GNSS盲区换能器瞬时高程精准确定原理与方法

2.1 概述

2.2 跨海大桥GNSS盲区换能器瞬时高程精准确定原理

2.3 双船模式船载组合系统的组成

2.4 跨海大桥GNSS盲区换能器瞬时高程精准确定方法

2.5 本章小结

3 双船模式船载组合系统时间基准确定

3.1 概述

3.2 多传感器时间基准间的延迟修正

3.3 基于样条插值函数的姿态数据时间配准方法

3.4 基于内插外推法的吃水数据时间配准方法

3.5 本章小结

4 跨海大桥GNSS信号盲区换能器瞬时高程精准确定

4.1 概述

4.2 高程数据质量控制

4.3 动态吃水改正

4.4 船体姿态改正

4.5 潮位确定

4.6 多波束换能器高程确定

4.7 本章小结

5 实验结果与分析

5.1 概述

5.2 仪器安装与数据采集

5.3 成果及精度分析

6 结论与展望

致谢

参考文献