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1、2003年 第12期 测 绘 通 报 http://www.paper.edu.cn13 文章编号:049420911(2003)1220013203中图分类号:P228.4文献标识码:B新一代多天线GPS系统研制121111丁晓利,黄丁发,殷建华,陈永奇,孙永荣,杨育文(1.香港理工大学建设与地政学院,香港;2.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)ANewGenerationofMulti2antennaGPSSystemDINGXi
2、ao2li,HUANGDing2fa,YINJian2hua,CHENYong2qi,SUNYong2rong,YANGYu2wen摘要:GPS在近20多年来已经有了广泛应用。其中最为重要的应用之一就是对诸如人为工程结构和地表变形的精确监测。但高成本的GPS硬件设备投入,使得大规模推广使用受到一定的限制。为了降低变形监测应用中GPS硬件设备成本,我们开发并研制了多天线GPS系统,并已通过测试。这个系统由一系列特别设计的硬件和软件组成,使得一台GPS接收机可连接多副GPS天线。这样,只需一套设备就可以实现多个
3、点位的监测,从而成倍地降低成本。介绍本研究组开发的新一代多天线GPS系统,包括数据获取、传输、处理、分析和显示的硬件和软件,并对多天线GPS系统与传统岩土工程监测设备的集成作简要讨论。关键词:斜坡;变形监测;多天线GPS;集成[1,3]有天线所在的点位都能监测。这样,每个用于 一、引 言监测点位的GPS硬件成本就大大减少,实际上是成许多人为和自然的结构体(例如建筑物、大坝、倍地减少,从而使得GPS技术更加实用化,在许多斜坡等)都不可避免地存在各种各样的变形和位移。领域的应用中成为可能。研究这些变形或位移对
4、于理解结构受诸如地下水位为了进一步降低系统的成本和改善其性能,第变化、台风等因素的影响以及评估结构的安全和健2代多天线GPS系统也已经研制成功。新的系统康状态是非常有帮助的。以香港为例,这个山地城加强了不同硬件(如采用GPS/OEM板和GMS开市存在许许多多的斜坡,其中有许多存在潜在的危关集成)和软件之间的高度集成,采用OEM板替代险。自二战以来,已有470多人由于滑坡而失去了成品接收机,使整个系统在内部高度集成,数据处理宝贵的生命。因此,实施连续的变形监测及其诸如和管理算法也更加先进。本文首先简要回顾多天
5、线地下水位变化参数数据的综合分析,对于理解和预GPS系统的设计原理,然后介绍新系统各个硬件和防滑坡发生非常有意义。软件的特性。20年来,GPS已经广泛应用于许多学科和领 二、多天线GPS系统的原理域,且被证明是用于监测人为和自然结构变形和位移的一个非常有力的工具,GPS提供了许多优于传对于一台标准的GPS系统而言,一台GPS接统测量技术的方面,简单说来,GPS具有更加精确、收机只有一副天线。所以,这种标准的GPS系统,有效、自动化和低劳动强度等优点。但是,硬件投入一台接收机只能测量一个由天线位置确定的点位
6、。大限制了GPS的大规模使用。对于变形体的连续当使用标准GPS系统进行连续的变形监测时,无论监测来说,每个被监测的点位都需要配备一套高质是对于地表的变形(如斜坡等),还是对于各种工程量的大地型GPS接收机,这就使得设备费用投入太结构变形(如大坝,桥梁等),每台GPS接收机只能昂贵。为此,我们提出了多天线GPS的思想,将多用于监测一个点的位移情况。副GPS天线和一台接收机相连,形成所谓的多天线多天线GPS系统,采用分时原理允许多副天线[1,2]GPS系统,特别适用于结构变形和位移监测。都能与接收机连接,按设定
7、的时间片顺序采集GPS由本研究组研制开发的第一套系统是通过一台现成观测数据。这个原理采用一个特别设计的GPS多的、标准商品GPS接收机外接一个专门设计的GPS天线开关(GMS)在一台工业PC的控制下来实现。多天线开关(GMS:GPSmulti2antennaswitch)来实每副天线所采集的数据都能用来计算相应天线的位现的,使得多副天线能和一台接收机连接在一起,所置,或每个相应天线的位移。将一台接收机安放在收稿日期:2002207210;修回日期:2003206210基金项目:香港特别行政区研究资助局资助项
8、目(PolyU5051/98E和-CRC4/99A/C:32Zb39)作者简介:丁晓利(19612),男,河北隆化人,副教授,博士,现主要从事GPS,InSAR和地球动力学的研究。中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn 测 绘 通 报 142003年 第12期已知站上,作为基准站,从而提高多天线GPS系统的定位精度,详情参阅文献[1]
