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译 文 学 院： 电信 专 业： 电子信息工程 学 号： 1240302108 姓 名： 朱丹英 指导教师： 章飞 江 苏 科 技 大 学 2016年 6 月 4 日 基于全球定位系统监控高层建筑的动态响应的 实验验证和全面部署 T. Kijewski-Correa, M.ASCE; A. Kareem, M.ASCE; and M. Kochly, S.M.ASCE 摘要：长期以来，土木工程界都需要精确的全球位移测量方法用于工程建设和结构的安全监测。随着可用的跟踪采样率和分辨率的快速进步，全球定位系统GPS为这一挑战提供了一个解决方法。然而，在全面应用之前，GPS作为一种较新的动态传感技术，它的性能必须进行全面的测验。本文详细介绍了实现这一目的的一个实验程序，记录了一个高精度GPS性能，为了检测它的背景噪声和动态跟踪能力，同时提供了符合全面跟踪要求的位置精度。鉴于研究中观测到的性能，提供了全面部署的注意事项，并对芝加哥的一个高层建筑的动态运动全面监测项目监测进行评估。 DOI：10.1061/ ASCE 0733-9445 2006 132:8 1242 关键字：位移；测量；结构可靠性；全球定位系统；高层建筑；动态响应 测区简介 随着土木工程项目的复杂性和成本的增加，工程项目要确保投资获得重大利益，需要在以下两方面着力落实，第一是在工程的安全运行和维护下，确保使用寿命长；第二是要与现代设计实践的高效率结合。无论是在全球范围内利用遥感观测，还是在一个地区利用应变传感元件，想要满足这两方面要求，都可以借助仪器的功能和结构监测的方法。虽然通过建立全球感应器对响应进行监测，也只能提供谐振响应数据，但不能捕捉静态和准静态行为。在安全监测中，热膨胀，及永久性损伤的一些意外事件还是可能发生的。特别是，由于感应器的使用缺陷对于比较高的，柔性的建筑结构，这些静态与准静态响应对检测结果的影响是显著的，很少能观察到满量程的结果。为了解决上述问题，专家提出了一些全球位移传感方法。其中的技术包括地面定位系统，激光位移传感器，照片/视频成像技术，这些技术最近都受到了不同的关注。但在大气恶劣的条件下，要实行连续的，无人值守的长期的监测，这些技术还不能进行有效监测。除此之外，军用级的全球位置定位系统GPS逐步过渡到私营部门，并在硬件和软件方面得到迅速发展。 GPS理论 虽然太空中不会允许GPS的粗放式的发展，一些基本的传感要素揭示了主要的误差来源。国防部确立了GPS卫星阵列，通常GPS卫星阵列对于大多数用户被组织成6-8颗卫星，但是他们提供一个至少有4-5颗卫星在地平线上的任何位置在任何时候都有15°的6个轨道平面。GPS位置使用三角测量的概念，使用已知的数据计算位置，计算天上的GPS卫星以确定接收器/天线在地球的位置。 每颗卫星连续发送当前的原子钟保持的时间，以及其当前的位置坐标x，y，z，和所在的轨道信息路径，或倾斜范围内的距离Si，第i个卫星的未知位置在地球上的x，y，z是移动时确定的，所发送的电磁信号的速率为29万公里/秒。此位置（x，y，z）的定义运用的是世界大地测量系统1984 （WGS84）坐标系统，它提供了在笛卡尔椭球坐标系下所表述的地球表面上的位置， 图1 GPS坐标图 如在Leica（1999a）中的描述。这可以被投射到预先设置的美国每一个地区的局部坐标系统。对于星座NSAT卫星，一系列的倾斜范围可以定义为 i=1，2，……. (1) 经过验证，最少需要有三个卫星的位置估值才能确定其他卫星的位置，但是，这需要非常精确的纳秒级精度的计时机制，精度越高，民用GPS接收机就越昂贵。考虑到时钟所带来的误差，时间偏差b引入方程1中，其中倾斜的范围是更换适当的伪距Ri，导致 i=1，2，……. (2) 至少需要四个卫星的位置估值才能计算出所有的未知系统的卫星的位置。虽然每颗卫星都有其自己的原子时钟时间偏差。所有的时间偏置是相同的，因为它是相对于相同的接收器定义时钟。通常情况下，四个以上的可用卫星，一个超静定方程组可以利用方程（2）生成，从而获得更准确的接收机位置。 GPS信号的远距离传输造成了容易产生各种误差的问题，会减缓传输速率和引入错误的伪估计值。这些主要是受到电离层和对流层低层大气的干扰。电离层与信号的频率成比例的速率减慢，可以通过跟踪在导航GPS载波发