gps在高速铁路精密控制测量毕业论文(编辑修改稿)

gps在高速铁路精密控制测量毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

间载波信号传播的相位称为载波相位观测量，亦称为测相伪距观测量。 假设接收机内振荡器频率初相与卫星发射 载波初相完全相同，两者振荡频率也完全一致并稳定不变，又假设卫星钟和站钟亦完全同步，则载波相位观测量实际上是卫星 tj时刻载波相位与用户接收机 ti 时刻复制的载波相位之间的相位差，参见下图 若设 : Φ j(tj)表示卫星 Sj于历元 tj发射的载波信号相位，Φ i(ti)表示接收机 Ti于历元 ti的复制信号相位。 则上述载波信号之相位差为 : 毕业论文报告纸 21 设载波信号的波长为λ，则有卫星到接收机的几何距离 Rij为 : 如图 ， GPS 观测值是向量，可设 GPS 观测值有如下关系 : 式中， 表示卫星 Sj在协议地球坐标系中的直角 坐标向量，它由导航电文中提供星历参数计算出的己知量，表示测站在协议地球坐标系中的直角坐标向量，是待求量。 根据简谐波的物理特性，Φ ij(t)看成整周数与不足整周数之和，当跟踪到卫星后，在初始观测历元 ti=t0即有 : 毕业论文报告纸 22 当接收机跟踪住卫星信号进行首次载波相位测量后，对气候任一历元 t 的总相位差可由下式表示 : 毕业论文报告纸 23 顾及卫星和接收机钟差，电离层和对流层影响，同时取现测站坐标初始向量为， 其改正数向量为 ，把 Rij（ t）在（ xi0， yi0，zi0）用泰勒公 式展开，则可得到载波相位观测方程线性化形式： 式中 C 为电磁波传播速度， f 为信号频率，ρ ij(t)为测相伪距，δρ 1和δρ 2为电离层和对流层的影响，δ ta和δ tb分别为接收机和卫星钟差改正数。 上式即为接收机 j 对卫星 Si载波相位测量的观测方程。 美国为控制非授权用户获得高精度实时定位，对 GPS 采用了在卫星信号上施加干扰信号的方法以限制用户的使用，使用 SA技术和 AS技术，使得非特许用户无法接收 L2载波上的 P 码。 更不能利用 P 码实行定位，也不能用 P 码和 C/A 码的相位观测量进行联合测算。 以上两种限制性技术使广播星历精度由原来的 15m 毕业论文报告纸 24 左右降到 75m 以上，影响最大时，单点定位精度可下降 100m 以上。 为了提高实时导航定位精度，常采用差分 GPS 技术。 静态差分 GPS 定位又称为静态相对定位，目前普遍采用的不同卫星之间、不同接收机之间和不同里元之间的独立观测量的 3 种差分形式 :单差，双差和三次差。 根据独立观测量里面很多待求参数相等或相似，采用相互求差法可以消除或者减弱弱诸如卫星星钟误差，接收机星钟误差，电离层和对流层影响，整周模糊度以及轨道残差，从而达到提高 GPS观测精度 的目的 [36]。 GPS的特点 相对于常规的测量方法来讲 , GPS 测量有以下特点 : 1)测站之间无需通视。 GPS 这一特点 ,使得选点更加灵活方便。 但测站上空必须开阔 , 以使接收 GPS卫星信号不受干扰。 2)定位精度高。 一般双频 GPS接收机基线解精度为 5mm+1 10 6D, 而红外仪标称精度为 5mm+ 5 10 6D, GPS 测量精度与红外仪相当 , 但随着距离的增长 , GPS 测量优越性愈加突 出。 3)观测时间短。 采用 GPS布设控制网时每个测站上的观测 时间一般在 30~ 40min 左右 , 采用快速静态定位方法 , 观测时间更短。 4)提供三维坐标。 GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时 , 可以精确测定观测站的大地高程。 毕业论文报告纸 25 5)操作简便。 GPS 测量的自动化程度较高。 目前 GPS 接收机已趋小型化和操作傻瓜化 , 观测人员只需将天线对中、整平 , 量取天线高打开电源即可进行自动观测 , 利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。 而其它观测工作如卫星的捕获 , 跟踪观测等均由仪器自动完成。 6)全天候作业。 GPS 观测可在任何地点 , 任何时间连续地进行 , 一般不受天气状 况的影响。 在中国 GPS 定位技术的应用已深入各个领域 , 国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用 GPS技术。 在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用 GPS技术。 随着 GPS差分定位技术和 RTK 实时差分定位系统的发展和美国 AS 技术的解除 , 单点定位精度不断提高 , GPS 技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。 GPS在 高速铁路控 制测量相关概念 基础框架平面控制网 CP0：为满足线路平面控制测量起闭联测的要求，沿线路每 50km 左右建立的卫星定位测量控制网，作为全线勘测设计、施工、运营维护的坐标基准。 基础平面控制网CPⅠ：在基础框架平面控制网（ CP0）或国家高等级平面控制网 毕业论文报告纸 26 的基础上，沿线路走向布设，按 GPS静态相对定位原理建立的线路平面控制网起闭的基准。 在勘测阶段按静态 GPS 相对定位原理建立，点间距为 4km左右，测量精度为 GPS B 级网。 平面控制网CPⅡ：在基础平面控制网（ CPⅠ）上沿线路附近布设，为勘测、施工阶段的线路平面控制和轨道控 制网起闭的基准。 可用 GPS 静态相对定位原理测量或常规导线网测量，在勘测阶段建立。 点间距为 400～ 800m 左右，测量精度为 GPSC 级网或三等导线。 控制网 CPⅢ：沿线路布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网（ CPⅠ）或线路控制网（ CPⅡ），一般在线下工程施工完成后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。 CPⅢ网按自由设站边角交会的方法测量。 点间距为纵向 60m左右、横向为线路结构物宽度，测量精度为相邻点位的相对中误差小于 1mm。 在施工、检测中直接应用最多的就是 CPⅢ控制点。 CPⅢ控制网布设要求及施测方 法 1 布设要求 沿线路方向通常每公里有 16 对即 32 个控制点，控制点通常设置在接触网杆上（路基部分）、防撞墙上固定端（桥梁部分）和围岩上（隧道部分）。 CPⅢ测量标志通常由永久性的预埋件、平面测量杆、高程测量杆和精密棱镜组成；每个控制点与相邻 5个控制点的相对点位中误差均要求小于 1mm；平面网测量要求全站仪具有电子驱动、目标自动搜索和操作系 毕业论文报告纸 27 统功能的测量机器人（如 LeicaTCA2020 和 TCRA120 Trimble S6 和 S8 系列全站仪等）；高程测量一律采用电子水准仪（如Trimble DiNi1 Leica DNA03 等）； 2 施测方法 CPⅢ平面测量 CPⅢ平面网是一个边角控制网，但其测量方法较传统边角网测量有很大差异。 传统的边角网测量仪器都是架设在控制点上进行观测，距离必须进行往返观测，但 CPⅢ平面网却采用自由设站进行边角交会测量，而其距离只能进行单程观测。 （ 1）测站间距为 120m 时， CPⅢ平面控制网测量网形示意图如图1 所示。 （ 2）测站间距为 60m 时， CPⅢ平面控制网测量网形示意图如图2 所示。 （ 3） CPⅢ平面网的水平方向观测的技术要求应满足表 1 的规定。 毕业论文报告纸 28 （ 4） CPⅢ平面网 的距离测量应满足下列要求： Ⅲ控制点的距离测量应与全圆方向观测同时进行。 方向观测时，盘左和盘右分别对同一 CPⅢ 点进行距离测量，盘左和盘右距离测量的平均值为一测回的距离测量值。 ，各测回间距离较差应≤。 . CPⅢ高程测量 CPⅢ高程控制网测量采用矩形法进行，矩形法水准测量闭合环的情况如图 3 所示。 其中，箭头方向为高差传递方向。 由图 3 可知，每相邻两对 CPⅢ点均构成独立的矩形闭合环，方便形成闭合差检核，可靠性高。 CPⅢ高程网水准测量测站的主要技术要求，应符合表 2 的规定。 毕业论文报告纸 29 第二章 GPS在工程上的实例 新建吉林至珲春铁路站前工程 JHSⅢ标段位于吉林省吉林市蛟河市及吉林省延边朝鲜族自治州敦化市境内，本标段起于蛟河市，起点里程为 DK110+500，线路在 DK110+885～ DK114+225 处设威虎岭隧道（ 3340m,三个斜井），于 DK116+500 设威虎岭北站，线路在大川屯大桥（ GDK122+～ GDK122+）跨越既有铁路长图线后，向东南方向至北官隧道止，终点里程 DK146+300。 桥梁 9座占标段长度的 %，主要桥梁有大川屯 1特大桥、大川屯 2特大桥、永强特大桥及 6 座大桥；隧道 8 座占标段长度的 %，主要隧道有威虎岭隧道（ 3340m、 3 个斜井）、双泉上 1隧道（ 999m）、明川隧道（ 1560m）、三道泉 2隧道（ 2740m、1 个斜井）高松树隧道（ 1960m、 1 个斜井）等；涵洞及框架小桥49 座，路基工程 ，占标段长度的 %。 平面经过 5个曲线，最大曲线半径为 7000m,最小曲线半径为 5000m。 纵断面经过 21个坡段，最大纵坡为 2%，最小纵坡为 %，竖曲线半径均为 20200m。 本区属北亚温带湿润半湿润大陆性季风气候。 按照对铁路工程影响的气候分区，该区为严寒地区。 夏季短促温暖，冬季漫长酷寒，春季干旱多风，秋季凉爽，四季分明。 年平均气温 ～ ℃， 1 月平均气温 ～ ℃， 7 月平均气温 ～ ℃；极端最高气温 ～ ℃，极端最低气温 ～ ℃，年平均降水量 528～ 670mm，主要集中于 6～ 8 毕业论文报告纸 30 月；年平均蒸发量 ～ ；平均相对湿度 64～ 76％，全年平均风速约 ～ ，最大风速 18～ 20 m/s。 土壤最大冻结深度： 167cm～ 192cm。 主要工程见下表： 各工区桥隧工程表 工区 桥隧名称 中心里程 长度（ m） 工作面 一工区 威虎岭隧道 DK112+555 3340 威虎岭隧道进口 威虎岭隧道 2号斜井 威虎岭隧道出口 双泉上 1 号隧道 DK131+040 999 双泉上 1 号隧道进口 三道泉 2 号隧道 DK128+804 1352 三道泉 2 号隧道出口 双泉上 2 号隧道 DK132+127 354 双泉上 2 号隧道进口 明川隧道 DK133+800 1560 明川隧道进口 明川隧道出口 高松树隧道 DK143+900 980 隧道出口 北关隧道 DK145+805 790 北关隧道进口 毕业论文报告纸 31 二工区 大桥屯大桥 DK119+ 大川屯 1特大桥 DK120+ 大川屯大桥 DK122+ 大川屯 2特大桥 DK123+ 三工区 三道泉 1隧道 DK126+ 605 三道泉 1隧道出口 西沟大桥 DK127+ 三道泉 2隧道 DK128+804 1352 三道泉 2隧道进口 五人班前大桥 DK130+ 双泉上大桥 DK131+ 永强特大桥 DK135+ 四工区 高松树大桥 DK142+ 高松树隧道 DK143+900 980 隧道进口 各工区路涵工程表 工区 路基起止里程 长度（ m） 备注 一工区 DK110+500DK110+885 385 包含小桥涵 1 处 DK110+500DK110+885 716 包含小桥涵 3 处 毕业论文报告纸 32 DK146+200DK146+300 100 二工区 DK114+225DK115+700 1475 其中包括框架涵、 框架小桥共 23处 DK115+700DK117+200 1500 DK117+200DK119+8 DK119++20 DK121++12 其中包括框架涵 1处 DK122++86 DK123++400 其中包括框架涵 1处 三工区 DK126++44 90 GDK127++ DK130++540 DK131++55 毕业论文报告纸。