結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測GPS監(jiān)測技術(shù)

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域中的一門新興技術(shù)——GPS監(jiān)測技術(shù)。書中總結(jié)了作者近年來的研究成果及散現(xiàn)在國內(nèi)外文獻(xiàn)中的資料。全書共分九章，內(nèi)容包括：GPS定位技術(shù)的發(fā)展概況及特點(diǎn)，GPS的組成與衛(wèi)星信號(hào)的結(jié)構(gòu)，GPS變形監(jiān)測的基本原理，GPS信號(hào)接收機(jī)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(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)，GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測的工程實(shí)施及應(yīng)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(jí)本科生和研究生的學(xué)習(xí)用書，也可供相關(guān)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(xué)土木水利學(xué)院院長，“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，國家級(jí)有突出貢獻(xiàn)的中青年科技專家，享受國務(wù)院特殊津貼。于1982年、1987年和1990年分別獲得學(xué)士、碩士和博士學(xué)位?，F(xiàn)為國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)學(xué)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(nèi)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(shù)    1.1.4  變形監(jiān)測的特點(diǎn)    1.1.5  變形監(jiān)測的意義  1.2  GPS定位技術(shù)的發(fā)展概況及特點(diǎn)    1.2.1  早期的衛(wèi)星定位技術(shù)    1.2.2  GPS定位技術(shù)的由來與發(fā)展階段    1.2.3  GPS定位技術(shù)的特點(diǎn)  1.3  GPS定位技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域    1.3.1  GPS在軍事上的應(yīng)用      1.3.2  GPS在海陸空導(dǎo)航中的應(yīng)用    1.3.3  GPS在海洋測繪方面的應(yīng)用    1.3.4  GPS在大地測量方面的應(yīng)用    1.3.5  GPS在工程測量方面的應(yīng)用    1.3.6  GPS在航空攝影測量中的應(yīng)用    1.3.7  GPS在土木工程健康監(jiān)測中的應(yīng)用    1.3.8  GPS在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用  參考文獻(xiàn)第二章  GPS組成與衛(wèi)星的廣播信號(hào)  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(shè)備部分  2.2  GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)    2.2.1  協(xié)議天球坐標(biāo)系    2.2.2  協(xié)議地球坐標(biāo)系    2.2.3  國家坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系    2.2.4  WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)  2.3  GPS定位的時(shí)間系統(tǒng)    2.3.1  世界時(shí)系統(tǒng)    2.3.2 原子時(shí)系統(tǒng)    2.3.3  力學(xué)時(shí)系統(tǒng)    2.3.4  協(xié)調(diào)世界時(shí)    2.3.5  GPS時(shí)間系統(tǒng)    2.3.6  其他計(jì)時(shí)系統(tǒng)  2.4  GPS衛(wèi)星的廣播信號(hào)    2.4.1  GPS衛(wèi)星的偽隨機(jī)測距碼    2.4.2  GPS導(dǎo)航電文    2.4.3  GPS衛(wèi)星載波信號(hào)    參考文獻(xiàn)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(yùn)動(dòng)    3.2.1  開普勒三定律    3.2.2  衛(wèi)星運(yùn)行的軌道參數(shù)    3.2.3  衛(wèi)星的瞬時(shí)位置和瞬時(shí)速度  3.3  衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)    3.3.1  衛(wèi)星的攝動(dòng)力分類    3.3.2  幾種主要的攝動(dòng)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(dòng)態(tài)絕對定位原理    3.5.1  測碼偽距動(dòng)態(tài)絕對定位    3.5.2  測相偽距動(dòng)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(dòng)態(tài)相對定位原理    3.8.1  測碼偽距動(dòng)態(tài)相對定位    3.8.2  測相偽距動(dòng)態(tài)相對定位  3.9  衛(wèi)星幾何分布對定位結(jié)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(shù)    參考文獻(xiàn)第四章  GPS信號(hào)接收機(jī)  4.1  引言  4.2  GPS信號(hào)接收機(jī)的分類與選用    4.2.1  按接收機(jī)工作原理分類    4.2.2  按接收機(jī)的用途分類    4.2.3  按接收機(jī)捕獲的載波頻率分類    4.2.4  按接收機(jī)的通道數(shù)分類  4.3  GPS信號(hào)接收機(jī)的組成與工作原理  4.4  GPS信號(hào)接收機(jī)的檢校與維護(hù)    4.4.1  GPS信號(hào)接收機(jī)的檢校方法    4.4.2  GPS信號(hào)接收機(jī)的維護(hù)方法  4.5  幾種常用的GPS信號(hào)接收機(jī)    4.5.1  中國中海達(dá)GPS信號(hào)接收機(jī)    4.5.2 美國AshteclI GPS信號(hào)接收機(jī)    4.5.3  加拿大NovAtel GPS信號(hào)接收機(jī)    4.5.4  美國Trimble GPS信號(hào)接收機(jī)    4.5.5  瑞士Leica GPS信號(hào)接收機(jī)    參考文獻(xiàn)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(guān)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(hào)傳播路徑有關(guān)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(yīng)與消除方法    5.3.4  周跳的探測與修復(fù)  5.4  與接收機(jī)有關(guān)的誤差與消除方法    5.4.1  觀測誤差    5.4.2  接收機(jī)鐘差    5.4.3  天線相位中心偏差  參考文獻(xiàn)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(yù)處理    6.2.3  GPS基線解算的模式  6.3  GPS定位結(jié)果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)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(shí)別方法    參考文獻(xiàn)第七章  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)  7.1  引言  7.2  結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成與研究概況    7.2.1  結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則      7.2.2  結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)    7.2.3  結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測各個(gè)子系統(tǒng)的研究概況    7.2.4  結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測集成系統(tǒng)典型工程應(yīng)用  7.3  虛擬儀器技術(shù)    7.3.1  虛擬儀器技術(shù)的概念    7.3.2  虛擬儀器的組成      7.3.3  虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)越性  7.4  軟件開發(fā)環(huán)境及LabVIEW平臺(tái)    7.4.1  軟件開發(fā)環(huán)境的選擇    7.4.2  LabVIEW開發(fā)平臺(tái)    7.5  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案    7.5.1  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)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(xiàn)第八章  基于虛擬儀器技術(shù)的GPS結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)    8.3.3  虛擬小波消噪儀的設(shè)計(jì)    8.3.4  數(shù)據(jù)分析模塊的設(shè)計(jì)  8.4  損傷識(shí)別及預(yù)警子系統(tǒng)    8.4.1  損傷識(shí)別系統(tǒng)程序流程    8.4.2  聲、光預(yù)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(shè)計(jì)    8.5.4  網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)  8.6  監(jiān)測系統(tǒng)的測試與應(yīng)用    8.6.1  模型設(shè)計(jì)與制作      8.6.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析    參考文獻(xiàn)第九章  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測的工程實(shí)施及應(yīng)用  9.1  引言  9.2  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測的工程實(shí)施方法    9.2.1  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測的技術(shù)依據(jù)    9.2.2  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測的數(shù)據(jù)通信方法    9.2.3  GPS結(jié)構(gòu)監(jiān)測的土建工作    9.2.4  GPS設(shè)備的防雷措施及過壓保護(hù)      9.2.5  GPS設(shè)備的電力供應(yīng)方案  9.3  GPS多路徑誤差信號(hào)監(jiān)測試驗(yàn)    9.3.1  GPS多路徑信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)      9.3.2  GPS多路徑信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的建立      9.3.3  GPS多路徑誤差信號(hào)監(jiān)測試驗(yàn)  9.4大連世貿(mào)大廈GPS動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測    9.4.1  大連世貿(mào)大廈動(dòng)力分析    9.4.2  大連世貿(mào)大廈GPS監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)    9.4.3  大連世貿(mào)大廈GPS現(xiàn)場監(jiān)測    參考文獻(xiàn)

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(shí)間域和空間域的變化。變形監(jiān)測是指周期性地對設(shè)置在建筑物上的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)監(jiān)測，求得監(jiān)測點(diǎn)各周期相對于首期的點(diǎn)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(yàn)證地質(zhì)勘察資料和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的可靠程度；研究變形的原因和規(guī)律，以改進(jìn)設(shè)計(jì)理論和施工方法等。變形監(jiān)測是多種技術(shù)的綜合，目前正向著邊緣學(xué)科的方向發(fā)展，同時(shí)隨著理論和設(shè)備的進(jìn)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(dòng)化程度高的新技術(shù)。　　1.1.1　變形監(jiān)測的內(nèi)容及分類　　變形監(jiān)測的研究內(nèi)容應(yīng)具有明確的針對性，既要有重點(diǎn)，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(dá)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(yùn)動(dòng)、地極移動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)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(dòng)、地下開采時(shí)引起的地表移動(dòng)和下沉等?！　⊥ǔＭ聊竟こ讨兴f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(zhì)條件和對變形觀測的精度要求，合理布設(shè)變形控制網(wǎng)點(diǎn)。在建筑物附近比較穩(wěn)固的位置埋設(shè)工作基點(diǎn)，直接用以測定建筑物上觀測點(diǎn)的位移，且應(yīng)盡可能在變形影響以外的穩(wěn)固位置埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，用以檢核工作基點(diǎn)本身的穩(wěn)固性。工作基點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)一般都組成網(wǎng)形，用精密水準(zhǔn)測量的方法來施測和檢驗(yàn)。高程變化值的測定通常采用精密水準(zhǔn)方法，也可用液體靜力水準(zhǔn)儀、氣泡傾斜儀、電子水準(zhǔn)器等進(jìn)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(shè)在基底面上的觀測點(diǎn)，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(shè)在不同土層上的觀測點(diǎn)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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