基于GPS多天线技术的滑坡监测系统设计与实现

滑坡灾害是人类面临最广、受害最严重的地质灾害,具有巨大危害性,因而滑坡监测在日常生活和国民经济建设中具有非常重要的现实意义。目前,滑坡稳定性主要通过内部强度分析和外部测点位移分析来判定,由于位移是滑坡稳定性状态最直观的反映,因此,采用何种手段对滑坡位移进行高效、全面的监测以及数据自动化采集是当前研究的热点。 GPS具有精度高、速度快、全天候、测点之间无需通视等优点,成为当今先进的监测手段。将GPS应用到滑坡监测,不仅精度高、不受气候条件影响,而且可实现无人职守的自动化实时监测模式。但是,使用传统的GPS单机单天线的方法对大面积的滑坡进行形变监测,存在监测系统成本昂贵的问题,严重阻碍GPS在滑坡监测等领域的应用。为此,本文开发基于GPS多天线技术的滑坡监测系统,并针对系统中的关键技术进行设计和工程实现。采用该系统不仅可以实现对滑坡的实时监测,而且可以降低监测系统的成本。 GPS多天线系统在工作过程中,由于每个测点监测时间比较短,一般达不到静态定位的要求。此外,GPS多天线通道间的切换相当于接收机失锁,使用常规随机软件解算无法达到滑坡监测的精度要求,因此,GPS多天线系统数据处理的定位解算就很重要。为此,本文设计了针对多天线系统的数据解算软件,并结合云南小湾2号山梁的数据进行处理与分析,结果验证了该软件的解算精度可以达到滑坡形变监测的要求。此外,由于GPS观测数据中不可避免的存在各种测量误差,本文通过建立低阶和高阶模型采用Kalman滤波方法对滑坡形变监测数据进行处理,结果表明,采用Kalman滤波方法可以提高测点的定位精度。