結構健康監(jiān)測GPS監(jiān)測技術

內容概要

本書系統(tǒng)地介紹了結構健康監(jiān)測領域中的一門新興技術——GPS監(jiān)測技術。書中總結了作者近年來的研究成果及散現(xiàn)在國內外文獻中的資料。全書共分九章，內容包括：GPS定位技術的發(fā)展概況及特點，GPS的組成與衛(wèi)星信號的結構，GPS變形監(jiān)測的基本原理，GPS信號接收機的工作原理和分類，GPS監(jiān)測的誤差來源與消除方法，GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)的基本處理方法，GPS結構監(jiān)測系統(tǒng)的設計與軟件開發(fā)，GPS結構監(jiān)測的工程實施及應用。    本書可作為土木工程、水利工程和工程測量等專業(yè)高年級本科生和研究生的學習用書，也可供相關專業(yè)的科技人員參考。

作者簡介

　　李宏男，現(xiàn)任大連理工大學土木水利學院院長，“長江學者獎勵計劃”特聘教授，國家杰出青年科學基金獲得者，國家級有突出貢獻的中青年科技專家，享受國務院特殊津貼。于1982年、1987年和1990年分別獲得學士、碩士和博士學位。現(xiàn)為國務院學位委員會學科評議組成員，曾任國

書籍目錄

前言第一章  緒論  1.1  工程變形監(jiān)測總論    1.1.1  變形監(jiān)測的內容及分類    1.1.2  變形監(jiān)測的精度和頻率要求    1.1.3  變形監(jiān)測的方法與技術    1.1.4  變形監(jiān)測的特點    1.1.5  變形監(jiān)測的意義  1.2  GPS定位技術的發(fā)展概況及特點    1.2.1  早期的衛(wèi)星定位技術    1.2.2  GPS定位技術的由來與發(fā)展階段    1.2.3  GPS定位技術的特點  1.3  GPS定位技術主要應用領域    1.3.1  GPS在軍事上的應用      1.3.2  GPS在海陸空導航中的應用    1.3.3  GPS在海洋測繪方面的應用    1.3.4  GPS在大地測量方面的應用    1.3.5  GPS在工程測量方面的應用    1.3.6  GPS在航空攝影測量中的應用    1.3.7  GPS在土木工程健康監(jiān)測中的應用    1.3.8  GPS在其他領域中的應用  參考文獻第二章  GPS組成與衛(wèi)星的廣播信號  2.1  GPS的基本組成    2.1.1  空間星座部分    2.1.2  地面監(jiān)控部分    2.1.3  用戶設備部分  2.2  GPS定位的坐標系統(tǒng)    2.2.1  協(xié)議天球坐標系    2.2.2  協(xié)議地球坐標系    2.2.3  國家坐標系與地方坐標系    2.2.4  WGS-84坐標系統(tǒng)  2.3  GPS定位的時間系統(tǒng)    2.3.1  世界時系統(tǒng)    2.3.2 原子時系統(tǒng)    2.3.3  力學時系統(tǒng)    2.3.4  協(xié)調世界時    2.3.5  GPS時間系統(tǒng)    2.3.6  其他計時系統(tǒng)  2.4  GPS衛(wèi)星的廣播信號    2.4.1  GPS衛(wèi)星的偽隨機測距碼    2.4.2  GPS導航電文    2.4.3  GPS衛(wèi)星載波信號    參考文獻第三章  GPS變形監(jiān)測基本原理  3.1  引言  3.2  衛(wèi)星的無攝運動    3.2.1  開普勒三定律    3.2.2  衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)    3.2.3  衛(wèi)星的瞬時位置和瞬時速度  3.3  衛(wèi)星的受攝運動    3.3.1  衛(wèi)星的攝動力分類    3.3.2  幾種主要的攝動力影響  3.4  GPS定位的觀測方程    3.4.1  GPS的定位方式和觀測量    3.4.2  GPS觀測方程及其線性化  3.5  GPS動態(tài)絕對定位原理    3.5.1  測碼偽距動態(tài)絕對定位    3.5.2  測相偽距動態(tài)絕對定位  3.6  GPS靜態(tài)絕對定位原理    3.6.1  測碼偽距靜態(tài)絕對定位    3.6.2  測相偽距靜態(tài)絕對定位  3.7  GPS靜態(tài)相對定位原理    3.7.1  單差觀測方程    3.7.2  雙差觀測方程    3.7.3  三差觀測方程  3.8  GPS動態(tài)相對定位原理    3.8.1  測碼偽距動態(tài)相對定位    3.8.2  測相偽距動態(tài)相對定位  3.9  衛(wèi)星幾何分布對定位結果的影響    3.9.1  衛(wèi)星幾何分布的影響    3.9.2  偽衛(wèi)星定位技術    參考文獻第四章  GPS信號接收機  4.1  引言  4.2  GPS信號接收機的分類與選用    4.2.1  按接收機工作原理分類    4.2.2  按接收機的用途分類    4.2.3  按接收機捕獲的載波頻率分類    4.2.4  按接收機的通道數(shù)分類  4.3  GPS信號接收機的組成與工作原理  4.4  GPS信號接收機的檢校與維護    4.4.1  GPS信號接收機的檢校方法    4.4.2  GPS信號接收機的維護方法  4.5  幾種常用的GPS信號接收機    4.5.1  中國中海達GPS信號接收機    4.5.2 美國AshteclI GPS信號接收機    4.5.3  加拿大NovAtel GPS信號接收機    4.5.4  美國Trimble GPS信號接收機    4.5.5  瑞士Leica GPS信號接收機    參考文獻第五章  GPS監(jiān)測的誤差來源與消除方法  5.1  引言  5.2  與衛(wèi)星有關的誤差與消除方法    5.2.1  衛(wèi)星星歷誤差    5.2.2  衛(wèi)星鐘差  5.3  與信號傳播路徑有關的誤差與消除方法    5.3.1  電離層折射    5.3.2  對流層折射    5.3.3  多路徑效應與消除方法    5.3.4  周跳的探測與修復  5.4  與接收機有關的誤差與消除方法    5.4.1  觀測誤差    5.4.2  接收機鐘差    5.4.3  天線相位中心偏差  參考文獻第六章  GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理方法  6.1  引言  6.2  GPS基線向量的解算    6.2.1  GPS數(shù)據(jù)傳輸    6.2.2  GPS基線解算的預處理    6.2.3  GPS基線解算的模式  6.3  GPS定位結果的坐標轉換  6.4  GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理常用方法    6.4.1  GPS監(jiān)測中的數(shù)據(jù)挖掘方法    6.4.2  GPS監(jiān)測中的數(shù)據(jù)融合方法    6.4.3  GPS監(jiān)測中的系統(tǒng)識別方法    參考文獻第七章  GPS結構監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計  7.1  引言  7.2  結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成與研究概況    7.2.1  結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計原則      7.2.2  結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計標準    7.2.3  結構健康監(jiān)測各個子系統(tǒng)的研究概況    7.2.4  結構健康監(jiān)測集成系統(tǒng)典型工程應用  7.3  虛擬儀器技術    7.3.1  虛擬儀器技術的概念    7.3.2  虛擬儀器的組成      7.3.3  虛擬儀器的特點及優(yōu)越性  7.4  軟件開發(fā)環(huán)境及LabVIEW平臺    7.4.1  軟件開發(fā)環(huán)境的選擇    7.4.2  LabVIEW開發(fā)平臺    7.5  GPS結構監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案    7.5.1  GPS結構監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案    7.5.2  傳感器的選型與配置    7.5.3  數(shù)據(jù)采集儀器的選型  參考文獻第八章  基于虛擬儀器技術的GPS結構監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)  8.1  引言  8.2  數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)    8.2.1  硬件采集儀器    8.2.2  數(shù)據(jù)采集軟件程序流程  8.3  數(shù)據(jù)處理及分析子系統(tǒng)    8.3.1  數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)程序流程    8.3.2  數(shù)字濾波器的設計    8.3.3  虛擬小波消噪儀的設計    8.3.4  數(shù)據(jù)分析模塊的設計  8.4  損傷識別及預警子系統(tǒng)    8.4.1  損傷識別系統(tǒng)程序流程    8.4.2  聲、光預警方法及程序流程  8.5  數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)    8.5.1  LabVIEW與數(shù)據(jù)庫的連接    8.5.2  DCT的配置    8.5.3  數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)程序設計    8.5.4  網(wǎng)絡安全技術  8.6  監(jiān)測系統(tǒng)的測試與應用    8.6.1  模型設計與制作      8.6.2 試驗過程及結果分析    參考文獻第九章  GPS結構監(jiān)測的工程實施及應用  9.1  引言  9.2  GPS結構監(jiān)測的工程實施方法    9.2.1  GPS結構監(jiān)測的技術依據(jù)    9.2.2  GPS結構監(jiān)測的數(shù)據(jù)通信方法    9.2.3  GPS結構監(jiān)測的土建工作    9.2.4  GPS設備的防雷措施及過壓保護      9.2.5  GPS設備的電力供應方案  9.3  GPS多路徑誤差信號監(jiān)測試驗    9.3.1  GPS多路徑信號監(jiān)測系統(tǒng)的設計      9.3.2  GPS多路徑信號監(jiān)測系統(tǒng)的建立      9.3.3  GPS多路徑誤差信號監(jiān)測試驗  9.4大連世貿大廈GPS動態(tài)變形監(jiān)測    9.4.1  大連世貿大廈動力分析    9.4.2  大連世貿大廈GPS監(jiān)測系統(tǒng)設計    9.4.3  大連世貿大廈GPS現(xiàn)場監(jiān)測    參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　1.1　工程變形監(jiān)測總論　　變形是自然界普遍存在的現(xiàn)象，它是指變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時間域和空間域的變化。變形監(jiān)測是指周期性地對設置在建筑物上的監(jiān)測點進行重復監(jiān)測，求得監(jiān)測點各周期相對于首期的點位或高程變化量。其目的是監(jiān)視建筑物在施工中和竣工后使用過程中的安全情況；驗證地質勘察資料和設計數(shù)據(jù)的可靠程度；研究變形的原因和規(guī)律，以改進設計理論和施工方法等。變形監(jiān)測是多種技術的綜合，目前正向著邊緣學科的方向發(fā)展，同時隨著理論和設備的進步，變形監(jiān)測已從單一的、范圍受限、工作量大的作業(yè)手段發(fā)展成為使用方法多樣、范圍廣大、自動化程度高的新技術?！　?.1.1　變形監(jiān)測的內容及分類　　變形監(jiān)測的研究內容應具有明確的針對性，既要有重點，又要做到全面考慮，才能正確地反映出變形體的變化情況，達到監(jiān)視變形體的安全、了解其變形規(guī)律的目的。根據(jù)變形體的研究范圍，變形監(jiān)測的研究對象可劃分為三類：　?。?）全球性變形研究，如監(jiān)測全球板塊運動、地極移動、地球自轉速率變化、地潮等；　　（2）區(qū)域性變形研究，如地殼變形監(jiān)測、城市地面沉降等；　?。?）工程和局部性變形研究，如工程建筑物的三維變形、坡體的滑動、地下開采時引起的地表移動和下沉等。　　通常土木工程中所說的變形監(jiān)測主要是指針對建筑物及場地的變形監(jiān)測，它可分為以豎向位移為主的變形監(jiān)測和以水平位移為主的變形監(jiān)測?！　τ谝载Q向位移為主的變形觀測，其方法是首先根據(jù)建筑場地的地形、地質條件和對變形觀測的精度要求，合理布設變形控制網(wǎng)點。在建筑物附近比較穩(wěn)固的位置埋設工作基點，直接用以測定建筑物上觀測點的位移，且應盡可能在變形影響以外的穩(wěn)固位置埋設基準點，用以檢核工作基點本身的穩(wěn)固性。工作基點與基準點一般都組成網(wǎng)形，用精密水準測量的方法來施測和檢驗。高程變化值的測定通常采用精密水準方法，也可用液體靜力水準儀、氣泡傾斜儀、電子水準器等進行測量。常見的豎向變形觀測包括：　?。?）基坑回彈測量：在基坑開挖前、中、后期，測出事先埋設在基底面上的觀測點，由于基坑開挖而引起的高程變化。開挖前和開挖后兩次的高程差為基坑的總回彈量?！　。?）地基分層沉降測量：測出埋設在不同土層上的觀測點因荷載增加而引起的高程變化，以求得各土層的沉降量和受壓層的最大深度。

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