地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于雙頻GPS定位技術(shù)的大橋?qū)崟r(shí)變形監(jiān)測(cè)

1、地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于雙頻GPS定位技術(shù)的大橋?qū)崟r(shí)變形監(jiān)測(cè)2011-06-10地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于雙頻GPS定位技術(shù)的大橋?qū)崟r(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于雙頻GPS定位技術(shù)的大橋?qū)崟r(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案基于雙頻GPS定位技術(shù)的大橋?qū)崟r(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案監(jiān)測(cè)解決方案2011-03-22 11：52：40閱讀16評(píng)論0字號(hào)：大中小訂閱版權(quán)所有?上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)有限公司大客戶部(北京)2009年11月聯(lián)系人：張工聯(lián)系電話：目錄引言.3 1GPS工作原理和應(yīng)用概況.4 1.1 GPS工作原理.4 1.2實(shí)施GPS監(jiān)測(cè)的必要性.5 1.3 GPS應(yīng)用概況.5 1.4 GPS在國(guó)內(nèi)外已建成橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2、中的應(yīng)用.6 1.5總結(jié).8 1.5.1本監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用案例.9 1.6系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù).11 1.7項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)的原則.11 1.8 GPSensor的系統(tǒng)結(jié)構(gòu).12 1.8.1軟件結(jié)構(gòu).12 1.8.2軟硬件平臺(tái).12 1.8.3系統(tǒng)架構(gòu).12 1.8.4基本功能和指標(biāo).13 1.8.5 GPSensor的特點(diǎn)(與RTK比較).18 2技術(shù)服務(wù)與系統(tǒng)維護(hù).22 2.1系統(tǒng)的安裝、調(diào)試.22 2.2免費(fèi)保修承諾.22 2.3專業(yè)軟件免費(fèi)升級(jí)承諾.22 2.4技術(shù)培訓(xùn)承諾.22 2.5技術(shù)服務(wù)承諾.23 2.6維修服務(wù)承諾.23 2.7超過(guò)保修期的維修承諾.23 2.8配合使用者進(jìn)行二次功能性開(kāi)發(fā)

3、提供一切必要技術(shù)支持的承諾.24 2.9定期向供產(chǎn)品升級(jí)和更新信息承諾.24 GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))自八十年代中期投入民用后，已廣泛地在導(dǎo)航、定位等各領(lǐng)域應(yīng)用，尤其在測(cè)量界的控制測(cè)量中起了劃時(shí)代的作用。正因?yàn)槭撬陟o態(tài)相對(duì)定位中的高精度、高效益、全天候、不需通視等優(yōu)點(diǎn)，使人們普遍采用其來(lái)代替(逐漸地)常規(guī)的三角、三邊、邊角等方法，并在理論、實(shí)踐中取得了可喜的成果。在精密工程變形監(jiān)測(cè)中也逐步得到廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，造橋技術(shù)不斷進(jìn)步，橋梁結(jié)構(gòu)逐步向輕巧、纖細(xì)方面發(fā)展。與此同時(shí)橋梁的載重、跨徑和橋面寬度不斷增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)型式不斷變化。傳統(tǒng)的變形監(jiān)測(cè)手段越來(lái)越不能滿足變形監(jiān)測(cè)

4、要求，這就迫切需要性能更可靠的設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)大橋的形變。目前，隨著GPS技術(shù)的不斷成熟，GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在橋梁、建筑、地震、大壩等行業(yè)中應(yīng)用并取得很好的效益。GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器以其卓越的性能受到專家的好評(píng)。目前，采用GPS技術(shù)用于橋梁等工程變形監(jiān)測(cè)的手段已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于世界各地。例如：英國(guó)Humber橋的GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、日本明石海峽大橋的GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、虎門(mén)大橋GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、青馬大橋、汲水門(mén)大橋和汀九大橋的GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)有限公司秉承振興中華，測(cè)繪天下的公司理念，利于自身的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，自主研發(fā)了一整套以GPSensor為核心的變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并先后成功應(yīng)用于潤(rùn)揚(yáng)大

5、橋、東海大橋、陽(yáng)邏江大橋、上海長(zhǎng)江大橋等國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，實(shí)踐證明，以GPSensor為核心的實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)非常有效的橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)，GPS能夠與其它傳感器完美結(jié)合用于橋梁健康監(jiān)測(cè)。全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System一GPS)是美國(guó)國(guó)防部研制組建的新一代的軍民兩用的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)從本世紀(jì)七十年代初開(kāi)始研制，美國(guó)政府于1995年4月宣布該系統(tǒng)已組建完畢并投入運(yùn)行。全球定位系統(tǒng)是美國(guó)繼阿波羅登月計(jì)劃和航天飛機(jī)計(jì)劃之后的又一龐大的空間計(jì)劃。它的出現(xiàn)不僅使導(dǎo)航技術(shù)和定位技術(shù)產(chǎn)生了根本性的變革，而且對(duì)交通運(yùn)輸空間技術(shù)地學(xué)研究軍事等諸多領(lǐng)域及社會(huì)生活的各個(gè)方面都將

6、產(chǎn)生重大影響。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星星座，設(shè)計(jì)由24顆衛(wèi)星(事實(shí)上目前經(jīng)常保持27至32顆衛(wèi)星)組成。它們分布間距為60度的6個(gè)軌道上，軌道傾角55度，每個(gè)軌道面上均勻分布4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星的地面高度為20200公里。這樣分布的衛(wèi)星星座，可以保證任意時(shí)間任意位置的接受機(jī)可同時(shí)收到4顆以上衛(wèi)星信號(hào)，以便進(jìn)行瞬時(shí)的定位觀測(cè)。差分是2個(gè)或更多個(gè)測(cè)站之間的相對(duì)定位，如圖1-1所示，如果A和B兩點(diǎn)在同一時(shí)間內(nèi)觀測(cè)了相同的一組衛(wèi)星(至少四顆)。而且A是一個(gè)已知點(diǎn)，通過(guò)某種數(shù)據(jù)鏈，把原始改正信息傳到B點(diǎn)，那么B點(diǎn)的位置就可以加以確定。1-1差分GPS示意圖變形監(jiān)測(cè)是橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵項(xiàng)目。傳統(tǒng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在

7、保證工程正常運(yùn)行方面發(fā)揮了重要作用，但存在如下缺陷：1)大量采用手工采集數(shù)據(jù)的方法，自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)少，自動(dòng)化程度低，工作量大，觀測(cè)易受氣候和其它外界條件的影響，容易漏過(guò)重要和危險(xiǎn)的信號(hào)；2)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形量在時(shí)間上不是同步的；3)平面位移和垂直位移數(shù)據(jù)是在不同的測(cè)點(diǎn)上不同的時(shí)間里采集的；4)精密水準(zhǔn)網(wǎng)路線長(zhǎng)。利用GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)橋梁進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，能克服傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所存在的缺陷，精度能滿足規(guī)范要求，而且可以更全面地了解橋梁各時(shí)期的變化，甚至瞬時(shí)變化，實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)與數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理。可以更有效地掌握橋梁的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，確保橋梁的安全，并為橋梁提供更可靠的安全監(jiān)測(cè)資料。由于GPS定位技術(shù)具有速度

8、快精度高全天侯費(fèi)用省自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，因而近年來(lái)在我國(guó)也已迅速得以推廣。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前我國(guó)引進(jìn)的測(cè)量型GPS接收機(jī)的數(shù)量已超過(guò)數(shù)千臺(tái)。GPS定位這一高新技術(shù)已在大地測(cè)量精密工程測(cè)量地殼形變監(jiān)測(cè)石油勘探資源調(diào)查城市測(cè)量等領(lǐng)域內(nèi)成功地得以應(yīng)用和普及，極大地推動(dòng)了上述行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。GPS精密定位基本上都是以毫米級(jí)精度(在數(shù)公里的短邊上)和厘米級(jí)精度(在數(shù)百公里或數(shù)千公里的長(zhǎng)邊上)為目標(biāo)的。早在1984年美國(guó)已在斯坦福粒子加速器的工程測(cè)量中采用了GPS定位技術(shù)，平差后控制點(diǎn)的平面位置精度為1一2MM，高程精度為2一3MM。90年代初，我國(guó)在控制面積和平均邊長(zhǎng)都要大得多的大港油田地面垂直形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)中也采

9、用了GPS定位技術(shù)，大地高的測(cè)定精度為3.4MM。上述精度可以認(rèn)為是這一時(shí)期利用GPS定位技術(shù)進(jìn)行精密工程測(cè)量和大地測(cè)量時(shí)所能達(dá)到的典型精度。98年3月，武漢大學(xué)(原武漢測(cè)繪科技大學(xué))在清江隔河巖水利樞紐成功地建成了大壩外觀變形與高邊坡GPS自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；當(dāng)年清江流域普降暴雨，長(zhǎng)江的防汛形勢(shì)也極為嚴(yán)峻，為了減輕長(zhǎng)江防汛的壓力，防汛部門(mén)將隔河巖的蓄水位提高到204M，超正常蓄水位4M；防汛部門(mén)能作出如此英明決策，是由于利用了高性能的GPS系統(tǒng)，對(duì)大壩進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)與數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)處理，及時(shí)地掌握了大壩的運(yùn)行狀態(tài)。隔河巖建成的GPS系統(tǒng)定位精度在水平方向?yàn)?.5MM，垂直方向?yàn)?MM，這一精度

10、水平已在國(guó)內(nèi)居領(lǐng)先地位。事實(shí)證明GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)在隔河巖大壩已取得成功，并在1998年長(zhǎng)江全流域特大洪水期間經(jīng)受了考驗(yàn)，發(fā)揮了重要作用。1)英國(guó)Humber橋的GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)英國(guó)的Humber懸索橋全長(zhǎng)2220米，主跨1410米，南跨530米，北跨280米(圖1-1)。英國(guó)諾丁漢大學(xué)于1996年使用2臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)，一對(duì)甚高頻數(shù)據(jù)鏈對(duì)該橋進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。該試驗(yàn)以2Hz采樣頻率，分別測(cè)量了中跨1/2、邊跨1/2和支撐塔頂?shù)奈灰啤?shù)據(jù)處理采用隨機(jī)RTK軟件。該試驗(yàn)顯示橋面垂直位移最大為40厘米，大多數(shù)時(shí)間位移量為15厘米左右，橋面橫向位移最大為14厘米，塔頂縱向位移1-2厘米，橫向0.5-1

11、厘米。1998年，英國(guó)Bmnel大學(xué)使用雙頻GPS接收機(jī)對(duì)該橋進(jìn)行了動(dòng)載和靜載試驗(yàn)，采樣率為5Hz。本次試驗(yàn)動(dòng)用5輛貨車(chē)，進(jìn)行了若干動(dòng)、靜載試驗(yàn)。結(jié)果表明，GPS測(cè)量的三維位移結(jié)果與該橋的有限元模型的計(jì)算結(jié)果相當(dāng)吻合。英國(guó)Humber大橋2)日本明石海峽大橋的GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)明石海峽大橋是目前世界最長(zhǎng)的懸索橋，其跨度全長(zhǎng)3911米，中跨為1991米，兩個(gè)邊跨均為960米，如圖1-2所示。從1998年開(kāi)始，采用GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)該橋進(jìn)行連續(xù)三維位移測(cè)量。該橋安裝了3個(gè)GPS接收機(jī)，分別位于左橋臺(tái)、中跨1/2和左塔頂，如圖1-3所示。因?yàn)闇囟仁钱a(chǎn)生橋面垂直位移的主要因素，為了分析垂直位移與溫度的相關(guān)性

12、，同時(shí)還進(jìn)行了纜索溫度和空氣溫度測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果表明，垂直方向位移與溫度的相關(guān)性在0.97以上，位移與溫度的關(guān)系為-6.4厘米/度。中跨1/2位移范圍為0至168厘米。日本明石海峽大橋日本明石海峽大橋GPS和溫度傳感器位置3)青馬大橋、汲水門(mén)大橋和汀九大橋的GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等青馬大橋、汲水門(mén)大橋、汀九大橋GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從國(guó)內(nèi)外的有關(guān)研究和應(yīng)用可以看出GPS是一個(gè)非常有效的橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)，GPS與其它傳感器結(jié)合用于橋梁健康監(jiān)測(cè)已形成了趨勢(shì)。它的觀測(cè)方法主要分為兩個(gè)流派：?jiǎn)位綬TK模式和控制中心實(shí)時(shí)統(tǒng)一解算模式。目前單基站RTK模式的GPS監(jiān)測(cè)方法在橋梁監(jiān)測(cè)中的常見(jiàn)精度為1到3厘米，數(shù)據(jù)采樣頻率一般為

13、1Hz。另外、目前大部分的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)做到數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸、自動(dòng)解算處理、準(zhǔn)實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果和測(cè)量結(jié)果圖形演示。利用控制中心實(shí)時(shí)統(tǒng)一解算模式的監(jiān)測(cè)方法雖然難度較大，但精度較好。本方案中推薦的就是這種模式。隨著GPS技術(shù)(軟硬件及數(shù)據(jù)處理模型)的不斷改善，我們可以預(yù)計(jì)這一技術(shù)將不斷改進(jìn)，例如現(xiàn)在20Hz采樣率的GPS接收機(jī)已逐漸出現(xiàn)并取代采樣率較低的接收機(jī)。GPS在橋梁監(jiān)測(cè)環(huán)境下的精度也會(huì)逐漸提高。目前的典型精度為1厘米以內(nèi)。1)東海大橋GPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)東海大橋是連接海港城與深水港的唯一通道，同時(shí)為供水、供電、通訊等需求提供服務(wù)，具有特殊重要地位。東海大橋總長(zhǎng)約為31km，大橋按雙向六車(chē)道加緊急停

14、車(chē)帶的高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，橋?qū)?1.5米，設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h8。東海大橋包含主航道斜拉橋和顆珠山斜拉橋，主航道橋全長(zhǎng)830m，主跨420m；顆珠山橋全長(zhǎng)610m，主跨332m。GPS被用來(lái)對(duì)這兩座斜拉橋的實(shí)時(shí)形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。東海大橋橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代傳感器與通信技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)東海大橋橋梁運(yùn)營(yíng)階段在各種環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，獲取反映大橋結(jié)構(gòu)狀況和環(huán)境因素的各種信息，由此分析結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)、評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠性，為橋梁的管理與維護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)。其中，GPS被用來(lái)監(jiān)測(cè)兩座斜拉橋塔頂和跨中的實(shí)時(shí)位移。東海大橋形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三部分組成：監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)傳輸和控制單元、數(shù)據(jù)處理分析及管理單元。這

15、三部分形成一個(gè)有機(jī)的整體，監(jiān)測(cè)單元跟蹤GPS衛(wèi)星并實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心，控制中心相關(guān)的軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理并分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的形變，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以及實(shí)時(shí)發(fā)送給監(jiān)測(cè)終端。監(jiān)測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)站的分布主航道GPS分布副航道GPS分布除上面列舉的以外，還有潤(rùn)揚(yáng)大橋GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、陽(yáng)邏江大橋GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、上海長(zhǎng)江隧橋GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、寧波五路四橋GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。GPS監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)及工程建造依據(jù)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，本設(shè)計(jì)書(shū)中所引用的部分技術(shù)規(guī)范參見(jiàn)下表：技術(shù)規(guī)范名稱編號(hào)批準(zhǔn)單位年份全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范GB/T18341-2001國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局精密工程測(cè)量

16、規(guī)范GB/T 15314-94國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1994全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程CJJ 73-97中國(guó)建設(shè)部1997 UNAVCO基準(zhǔn)站建立規(guī)范國(guó)際UNAVCO組織IGS基準(zhǔn)站建立規(guī)范國(guó)際IGS委員會(huì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ 10-89建設(shè)部參照規(guī)范1.7項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)的原則大橋GPS實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS技術(shù)等高新技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)工程。為使大橋?qū)崟r(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為一個(gè)功能強(qiáng)大并能真正長(zhǎng)期用于結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評(píng)估，滿足橋梁管理和運(yùn)營(yíng)的需要，同時(shí)又具經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)控系統(tǒng)，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的地質(zhì)地貌工程規(guī)模和工程特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，其設(shè)

17、計(jì)的總體構(gòu)想是突出重點(diǎn)，兼顧全面，儀器布置力求少而精，使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體遵循如下設(shè)計(jì)原則：1)遵循簡(jiǎn)潔、實(shí)用、性能可靠、經(jīng)濟(jì)合理的指導(dǎo)思想；2)系統(tǒng)設(shè)置立足實(shí)用性原則第一，兼顧考慮科學(xué)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證等方面因素；3)可靠性：為確保橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能真正發(fā)揮應(yīng)有的作用，系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確，必須正確反映各建筑物及其基礎(chǔ)在不同時(shí)期的變化情況，系統(tǒng)故障率低，發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)排除；4)先進(jìn)性：數(shù)據(jù)采集速度快，精度高，系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)快速采集處理、管理和預(yù)報(bào)等功能。選用穩(wěn)定可靠且先進(jìn)的觀測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理；5)經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)盡可能力求功能好而成本低；6)系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)

18、展性。1.8 GPSensor的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.8.1軟件結(jié)構(gòu)GPSensor軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或串口(RS232，或者CAN總線)獲得GPS的原始數(shù)據(jù)(載波相位和偽距)，對(duì)其進(jìn)行差分處理和濾波，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)圖形顯示、記錄、報(bào)警、輸出、分析。輸出的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)的格式我們會(huì)依據(jù)客戶的要求做相應(yīng)修改，保證客戶端軟件正常讀取數(shù)據(jù)。另外軟件還提供了一個(gè)遠(yuǎn)程組件，方便用戶的二次開(kāi)發(fā)。GPSensor軟件結(jié)構(gòu)1.8.2軟硬件平臺(tái)硬件平臺(tái)：至強(qiáng)服務(wù)器2CPU，2G內(nèi)存(GPS專用)軟件平臺(tái)：Windows2003數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)：Oracle或SQL網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)：十兆或百兆以太網(wǎng)；GPS所有的應(yīng)用軟件均部署在上述的

19、硬件平臺(tái)上。必須保證軟件在正常工作時(shí)CPU的平均使用率不超過(guò)60%。1.8.3系統(tǒng)架構(gòu)整個(gè)軟件系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)構(gòu)架圖：GPSensor系統(tǒng)架構(gòu)其中：數(shù)據(jù)傳輸中間件可在遠(yuǎn)程運(yùn)行，可以封裝在用戶的應(yīng)用程序內(nèi)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?，封裝了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募?xì)節(jié)?？梢詫?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送和反向控制和服務(wù)器事件響應(yīng)1.8.4基本功能和指標(biāo)1)可對(duì)GPS原始數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分處理，數(shù)據(jù)更新率可達(dá)1Hz、5Hz、10Hz、20Hz；2)可根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，對(duì)不同的監(jiān)測(cè)站的實(shí)時(shí)差分結(jié)果進(jìn)行Kalman濾波，達(dá)到不同的動(dòng)態(tài)要求和精度要求；3)最多可同時(shí)處理多個(gè)基站和32個(gè)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)；4)輸入接口協(xié)議：RS232、CAN、TCP

20、/IP；5)輸出接口協(xié)議：TCP/IP；6)實(shí)時(shí)顯示基線的變化情況，點(diǎn)位的移動(dòng)情況等，軟件包括如下視圖：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)視圖、實(shí)時(shí)網(wǎng)圖、趨勢(shì)圖、衛(wèi)星視圖、三維視圖、數(shù)據(jù)管理。7)原始數(shù)據(jù)、解算結(jié)果的自動(dòng)保存功能，可根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)置；8)對(duì)監(jiān)測(cè)站、基站接收機(jī)的遠(yuǎn)程設(shè)置功能，軟件上有各個(gè)GPS接收機(jī)的獨(dú)立監(jiān)控模塊，可以向GPS接收機(jī)發(fā)送用戶更改參數(shù)的命令(如采樣間隔、高度截止角等)；9)系統(tǒng)完備性監(jiān)測(cè)功能，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括軟件和硬件，比如，一旦某個(gè)監(jiān)測(cè)站出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，軟件馬上會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)觸發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)接收機(jī)自動(dòng)重啟；10)每個(gè)監(jiān)控站的監(jiān)控范圍可根據(jù)用戶設(shè)置，相應(yīng)的精度可從2毫米到

21、1厘米(具體精度還與所使用的GPS接收機(jī)及其天線有關(guān))。11)回放功能?；胤殴δ芊譃閮蓚€(gè)層次：原始數(shù)據(jù)層，軟件記錄原始數(shù)據(jù)后，可以任意截取其中部分?jǐn)?shù)據(jù)，并根據(jù)原始數(shù)據(jù)重新解算并回放的功能；歷史狀態(tài)層，即根據(jù)所選擇的時(shí)段，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行回放。12)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集的延遲不大于1秒。13)可以調(diào)整各個(gè)監(jiān)測(cè)站的位置更新率；14)連接數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄用戶需要保留的各項(xiàng)信息；記錄的內(nèi)容如下：GPS定位數(shù)據(jù)坐標(biāo)；精度(水平和垂直)；PDOP值；使用衛(wèi)星顆數(shù)；解類型。衛(wèi)星數(shù)據(jù)衛(wèi)星顆數(shù)；每顆衛(wèi)星的坐標(biāo)；每顆衛(wèi)星的信噪比；每顆衛(wèi)星的仰角；基線解信息基線向量；基線誤差(中誤差和相對(duì)誤差)；比率值；協(xié)方差陣。系

22、統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)軟件本身的工作狀態(tài)；各個(gè)機(jī)站的工作狀態(tài)是否正常；網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。15)第三方軟件接口，用COM組件的方式實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢、管理、報(bào)警；16)報(bào)警功能，報(bào)警項(xiàng)可根據(jù)用戶要求設(shè)定，可通過(guò)短信、電子郵件等方式進(jìn)行報(bào)警。17)權(quán)限管理：一般用戶只能瀏覽數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理員才可能對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。18)可靠性：724小時(shí)持續(xù)可靠工作。19)數(shù)據(jù)分析功能：根據(jù)用戶要求，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行頻域和時(shí)域分析。實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位信息各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在某段時(shí)間段的平均變化量各監(jiān)測(cè)截面上下游平均變化量的三維實(shí)時(shí)顯示橋面各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)三維變化兩塔頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化量的實(shí)時(shí)顯示1.8.5 GPSensor的特點(diǎn)(與RTK比較)

23、集成了RTK功能的GPSensor軟件，除了也能采用RTK方法之外，采用其自身與RTK不同的算法后，還具有如下一些特點(diǎn)。1)算法相比RTK方法而言，GPSensor的算法具有如下特點(diǎn)：u GPSensor采用采用同時(shí)刻(在1微秒之內(nèi))的GPS原始觀測(cè)值進(jìn)行差分解算；而RTK方法不需要差分改正數(shù)和流動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)保持同步，一般的參考站接收機(jī)差分改正數(shù)廣播更新率為1Hz，因此，一般情況下差分改正數(shù)會(huì)延遲0.5秒到2秒不等，在特別情況下，流動(dòng)站能允許1分鐘之前的差分改正數(shù)參與解算；u GPSensor可以采用擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)非線性Kalman濾波算法進(jìn)行差分解算。u GPSensor的算法對(duì)系統(tǒng)的硬件要求

24、較高，在高性能計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而RTK的算法總是由GPS接收機(jī)生產(chǎn)廠商提供，固化在GPS接收機(jī)內(nèi)部。2)精度GPSensor直接應(yīng)用GPS接收機(jī)的原始數(shù)據(jù)，參考站和流動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)保持嚴(yán)格的同步，所以，大氣層延遲造成的公共誤差被最大程度地抵消，GPSensor還采用濾波方法消除GPS動(dòng)態(tài)定位數(shù)據(jù)中的各種隨機(jī)誤差，是輸出的定位結(jié)果更符合真實(shí)的情況，所以GPSensor根據(jù)采用的GPS接收機(jī)和GPS天線的不同，可以保證毫米級(jí)的定位精度，而通常的RTK接收機(jī)動(dòng)態(tài)定位精度為厘米級(jí)。3)通訊因?yàn)镚PSensor僅要求收到GPS接收機(jī)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，所以，原則上，應(yīng)要求軟件(服務(wù)器)與GPS接收機(jī)之間僅要求

25、實(shí)現(xiàn)單向通訊。而通常的RTK方法，要求參考站和流動(dòng)站之間進(jìn)行通訊，又要求流動(dòng)站和數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行通訊。下圖是在采用串行端口GPS接收機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的情況下，GPSensor和RTK方式需要建立的數(shù)據(jù)通訊鏈路示意圖：RTK方式下的數(shù)據(jù)通訊由圖可見(jiàn)，RTK方式下，差分改正數(shù)和定位結(jié)果需要進(jìn)行多次傳輸，上圖中，一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，需要進(jìn)行3次串口數(shù)據(jù)傳輸，兩次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。GPSensor方式下的數(shù)據(jù)傳輸由圖可見(jiàn)，在GPSensor方式下，流動(dòng)站的原始數(shù)據(jù)僅需要一次串口數(shù)據(jù)通訊和一次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊，就可以到達(dá)數(shù)據(jù)中心，參考站可以直接與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器相連。4)系統(tǒng)可靠性RTK通常應(yīng)用于測(cè)

26、量、高精度導(dǎo)航等，對(duì)于RTK接收機(jī)而言，如GPS信號(hào)發(fā)生失鎖那么接收機(jī)需要重新初始化，求解整周模糊度，從而造成短時(shí)間隔內(nèi)不能正常輸出厘米級(jí)定位解。而GPSensor專為變形監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)，適用于橋梁、大壩、礦區(qū)、滑坡等的變形監(jiān)測(cè)，軟件能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)可靠工作，諸如RTK經(jīng)常需要重新初始化等缺點(diǎn)在GPSensor里并不存在。GPSensor軟件運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)上，整個(gè)計(jì)算功能可以設(shè)計(jì)成冗余模式，增加系統(tǒng)的可靠性，而RTK方法不能實(shí)現(xiàn)類似的功能。5)結(jié)論u通過(guò)上面的介紹，我們可以對(duì)GPSensor軟件的各項(xiàng)性能和特點(diǎn)有了一個(gè)粗略的了解，其中，特別是GPSensor對(duì)數(shù)據(jù)通訊的要求較低；同樣的數(shù)據(jù)，G

27、PSensor可以獲得更高的精度；GPSensor可以實(shí)現(xiàn)比RTK方法更高的可靠性。2技術(shù)服務(wù)與系統(tǒng)維護(hù)2.1系統(tǒng)的安裝、調(diào)試本系統(tǒng)核心軟件必須在約定時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)完成，軟件開(kāi)發(fā)完成后乙方派技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試，并進(jìn)行與本系統(tǒng)有關(guān)的必要的技術(shù)培訓(xùn)。在安裝調(diào)試的過(guò)程中，乙方必須出示安裝、調(diào)試大綱、流程以及技術(shù)指導(dǎo)書(shū)，同時(shí)密切和甲方配合，在施工現(xiàn)場(chǎng)必須遵守安全施工的有關(guān)規(guī)定。2.2免費(fèi)保修承諾所有產(chǎn)品保修期為兩年。保修期內(nèi)，非因用戶人為原因造成的產(chǎn)品故障，公司均有義務(wù)免費(fèi)維修，并在維修期間向用戶免費(fèi)提供備用產(chǎn)品，以確保不延誤用戶生產(chǎn)和科研。如在保修期內(nèi)，產(chǎn)品多次發(fā)生故障，合計(jì)維修時(shí)間(不包括在途時(shí)間)超過(guò)30天，公司將為用戶更換同型號(hào)產(chǎn)品。保修期自公司開(kāi)具發(fā)票之日起計(jì)算，保修期滿，用戶仍享受免費(fèi)維修服務(wù)，如需更換元器件，用戶需支付元器件成本費(fèi)。2.3專業(yè)軟件免費(fèi)升級(jí)承諾用戶享有終