地基GPS水汽反演及应用分析

使用中国香港地区的连续观测站和相应探空数据进行地基GPS水汽反演及PWV拟合并对结果进行分析。研究表明:地势拟合模型的H误差在1 km以内的情况下能够保证PWV的精度在1 mm以内。PWV拟合模型的平面梯度因子对PWV拟合结果的精度没有显著影响。从PWV拟合时序图中可以发现,PWV拟合方法能够弥补因GPS观测站不足而造成的水汽缺失问题,并可查看水汽运动、变化等情况。     

不同星历产品对高速铁路框架控制网解算精度的影响

基于GAMIT/GLOBK基线解算模块,分别利用国际GNSS服务组织提供的快速星历(IGR)和超快速星历(IGU)产品对某高速铁路框架控制网(CP0)数据进行基线解算,将解算结果与最终星历(IGF)产品的解算结果进行对比,验证不同星历产品(IGR及IGU)对控制网基线解算精度的影响;对基线解算结果进行二维约束平差,得到各个站点的平面坐标,并与IGF产品解算的结果进行对比。结果表明,IGR及IGU产品解算的基线平差结果 x分量精度均优于1.5 mm,y分量精度均优于3 mm,IGU产品解算结果的误差略大于IGR,但平面误差均为mm级,可满足高速铁路框架控制网的精度要求,而IGU星历产品相较于IGR星历产品时延更短,更能满足高速铁路框架控制网对于时效性的要求。     

地面激光扫描技术在城市轨道交通构筑物结构断面检测中的应用

为研究三维激光扫描技术在城市轨道交通构筑物结构断面检测中的精度和可靠性,采用Leica HDS6100三维激光扫描仪在隧道中自由设站并采集数据,利用扫描区域内的控制点靶标建立布尔莎七参数严密解算模型,再将点云由扫描仪坐标系转换到施工坐标系。通过单站多次扫描同名靶标进行内符合精度分析,得到20 m范围内的单点精度(为±3 mm),并将实验成果与全站仪测量成果进行比较。研究表明,该方法得到的高程误差优于±10 mm,平面误差优于±20 mm,成果满足《城市轨道交通工程测量规范》的相关要求。     

基于单一北斗二代系统的高速铁路CP0框架控制网基线解算和精度分析

目前，我国铁路CP0框架控制网基于GPS系统来构建，随着我国北斗系统的逐步完善，铁路行业亟需摆脱对GPS系统的依赖。在杭衢高铁进行北斗和GPS静态数据测量实验，在GAMIT内输入同时段的IGS和MGEX在亚太地区5个测站的数据，分别处理单一GPS和单一北斗的CP0基线，以标准化均方根误差和基线解算偏差作为指标来对比分析两者的基线解算精度，然后对解算得到的基线进行平差计算。研究表明：选择我国经纬度范围内3～4个MGEX站参与单一北斗二代系统的基线解算和平差起算，能够满足高速铁路测量规范对于铁路CP0框架控制网三维无约束平差最弱边相对中误差小于1/2 000 000,三维约束平差最弱边相对中误差小于1/250 000的精度要求；单一北斗二代系统能够独立应用于构建铁路CP0框架控制网，摆脱我国铁路系统在该领域长期对GPS系统的依赖。     

针对铁路基础设施形变监测的GNSS观测数据质量评价研究

在应用全球导航卫星系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）对铁路基础设施进行形变监测时，因运营期间铁路线路一直处于封闭状态，造成现场维护困难，需要通过分析评价GNSS监测站的GNSS观测数据质量，来检查GNSS监测站的运行状态。文章在分析常用GNSS观测数据质量评价指标的基础上，结合形变监测特点，选取了9项评价指标。采用岭回归分析法，在多项数据质量指标与监测最终解算精度间建立预测模型，对数据质量进行绝对性评价。基于浩吉（浩勒报吉—吉安）铁路沿线某边坡的8个GNSS监测站的观测数据，建立了预测模型，经验证，该模型预测误差的均方根为1.1 mm，优于GNSS解算的常规误差，证明了模型的可靠性和评价方法的可行性。     

起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网GAMIT基线解算结果的影响研究

根据GNSS相对定位双差观测方程推导了起算点误差对GPS基线向量的传播模型。以杭黄高速铁路CP0框架控制网作为研究对象,用试验的方法讨论了不同起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网基线解算结果的影响。结果表明,在使用GAMIT软件处理CP0框架网基线向量时,必须严格控制起算点坐标精度,最好将其控制在10 cm范围内;当起算点初始坐标精度低至20 cm时,GAMIT软件解算的CP0框架网基线在X、Y、Z三个方向的分量可仍保持在mm级;但当起算点坐标误差达到2 m时,CP0框架网GAMIT基线解算结果无法满足高速铁路CP0框架网基线解算的精度要求。     

高速铁路CP0基线解算中起算点坐标精度研究

在高速铁路CP0基线解算过程中,需要将IGS参考站作为起算点,当起算点坐标出现误差或兼容性较差时,将导致整个框架控制网基线向量解产生系统性旋转和尺度变化,因此必须对起算点坐标的允许精度进行研究。介绍起算点误差传播与影响模型,从理论上分析起算点误差对基线解算的影响程度,通过设计不同解算方案采用工程测量数据对起算点坐标的允许精度进行研究。结果表明,使用GAMIT软件进行CP0框架控制网解算时必须严格控制起算点坐标的误差,起算点点位坐标精度最好控制在10 cm之内;当起算点坐标误差达到20 cm时,各基线分量的解算结果的精度在毫米级的量级;当起算点坐标误差达到2 m时,基线解算结果不可靠,不满足高精度解算要求。     

GAMIT中不同卫星星历对GNSS点位坐标解算的影响

利用GAMIT/GLOBK软件进行GNSS数据高精度解算的时效受限于IGS最终精密星历(IGS)的发布。为提高时效,探讨不同星历对不同基线距GNSS网络坐标解算精度的影响。基于GAMIT软件,采用IGS发布的最终精密卫星星历(IGS)和快速卫星星历(IGR),对不同基线距(20～1000 km)的GNSS网络进行坐标解算。结果表明,利用最终精密星历解算GNSS点的坐标精度随着基线距的增加而减小,水平向坐标误差保持在5 mm以内,中短基线网(20～200 km)垂向误差在1 cm以内,长基线网(200～1000 km)垂向误差超过2 cm;利用快速卫星星历解算短基线GNSS网(20～100 km)的点位水平向误差在5 mm以内,中长基线GNSS网(60～200 km)点位水平向精度保持在1 cm以内,长基线GNSS网点位水平向精度超过1 cm。上述结果表明,在GAMIT/GLOBK软件中,利用快速卫星星历解算中-短基线距GNSS网,可以满足三维坐标精度需求为1 cm的工程。     

BDS/GPS/GLONASS中长基线解算性能对比分析

北斗三号全球卫星导航系统的建成,显著改变了多星座GNSS(全球导航卫星系统)的空间结构,为了定量评估融合北斗三号的多星座GNSS中长基线解算的精度和可靠性,采用实测中长基线数据,对不同系统组合、不同定权方法、不同观测时长下的BDS/GPS/GLONASS基线解算性能展开试验研究。在分析多星座GNSS基线解算函数模型和先验观测值定权方法的基础上,通过观测某高速铁路框架网65.9 km基线数据,进行不同策略下基线解算对比试验,结果表明：(1)BDS定位性能整体上优于GPS,0.5 h观测时长高度角定权策略下,融入BDS后三系统基线解精度比GPS/GLONASS双系统提高39.7%;(2)高度角定权法总体稳定性优于信噪比定权与等权方法,融入北斗后三系统0.5 h观测时长的基线解算精度与单GPS 2 h的解算精度相当;(3)融入北斗后,BDS/GPS/GLONASS三系统融合可减弱不同定权方法的中长基线解算精度的差异,水平和垂向差异分别为1 mm和5 mm。北斗三号系统将有利于铁路框架网控制测量的定位精度提升及后续作业流程优化。     

非整平自由设站在轨道快速测量中的应用

为实现轨道的快速测量,基于罗德里格矩阵及轨道控制网(CPⅢ)建立智能型全站仪非整平自由设站的数学模型,给出了站心三维坐标及其精度评定的计算公式。在运营无砟轨道线路的直线、缓和曲线、左偏圆曲线、右偏圆曲线、竖曲线、上坡段、下坡段等不同测试环境下开展试验,通过对获取的124站非整平自由设站数据的解算,得到站心三维坐标和每个坐标分量的中误差以及CPⅢ控制点的坐标残差。数据分析结果表明:该方法能够适用于各种倾斜状态下非整平自由设站的测量数据解算,解算过程快速、稳定;99%以上的CPⅢ控制点坐标分量的残差小于2 mm,并可基于残差进行控制点稳定性分析;站心三维坐标分量的中误差均小于0.7 mm,能够满足高精度轨道测量的应用要求。     

TS-DInSAR大区域多尺度沉降监测与精度评定

合成孔径雷达时序差分干涉(TS-DInSAR)已被广泛应用于高铁沿线大区域、多尺度的地面沉降监测方面,但缺乏相应的精度指标。因此,可利用升降轨平台时序解算结果和大量精密水准数据,对大区域内不同尺度的沉降监测结果进行精度评定和分析。研究区域覆盖北京、天津和雄安新区等(面积约3.4×104km2)京津冀核心区域,选取2015年11月～2018年3月51景降轨Sentinel-1A/B和2016年5月～2018年2月44景升轨Sentinel-1A作为数据源,利用TS-DIn SAR分别获取的升降轨平台沉降速率进行交叉验证;另一方面,结合PS点至解算参考点的距离、多尺度沉降速率等精度影响因素,利用大量高铁沿线精密水准数据对同时段PS点的沉降量进行详细的精度评定。研究表明,研究区域内存在不同尺度的沉降,有较多沉降漏斗;升降轨平台监测结果基本一致,标准差为6.47 mm/a;利用大量高铁沿线水准数据对同时段升轨平台沉降量进行验证,中误差为4.17 mm,PS点沉降监测误差与至参考点的距离呈线性关系,在20～80 km的距离内,中误差由2.9 mm递增到4.17 mm;同时,沉降监测误差与PS点沉降速率之间呈现随机分布关系,证明在沉降速率90 mm/a以内的不同尺度沉降监测精度基本相同。研究结果显示:TS-DInSAR能够为平原区域内的基础设施沿线区域沉降监测提供精度可靠的时序数据集,获取的TS-DInSAR沉降监测精度参考指标可应用于高铁等重大基础设施的勘测和运营。     

地铁新型车载式供电接触轨几何参数检测装置的研究及应用

目的：为确保接触轨供电系统安全服役，指导运营养护维修，特提出一种地铁新型车载式供电接触轨几何参数检测装置。方法：详细阐述其定义、组成、检测原理、软件功能等，并验证检测装置的精度和现场实际应用情况。通过长期跟踪试验和大量的数据分析，验证供电接触轨检测装置的实际应用精度，具体采用检测车以30 km/h速度往返检测2遍，以采集接触轨的几何参数数据，利用分析程序导出4次检测数据，提取定位点支柱处工作高度和偏移值，同时人工测量该段数据，进行包括接触轨工作高度、偏移值的准确度动静态对比和检测系统本身重复性误差对比。结果及结论：动静态对比50个定位点测量值，其中：48个工作高度测量值动静态误差在±2 mm以内的占比96%,仅2个工作高度测量值动静态误差在±3 mm以外(占比4%),精度满足标准要求；50个偏移值动静态误差均在±2 mm内，占比100%,满足要求。对比50个定位点4次测量值，工作高度重复性误差在±2 mm以内，占比96%,满足精度要求；偏移值重复性误差在±2 mm以内，占比99%,满足精度要求。地铁新型车载式供电接触轨几何参数检测装置在6条正线接触轨上已正常运用近1年半，约完成130次...     

基于AMCPSO优化Kriging插值的温度补偿方法研究

为了降低温度变化对转换力传感器测量精度的影响,提出一种自适应变异混沌粒子群算法(AMCPSO)优化Kriging插值的温度补偿算法(AMCPSO-Kriging)。研发转换力传感器,分析温度对传感器输出的影响,建立温度补偿标定实验平台,通过标定实验获得建立温度补偿模型所需要的样本集,采用数据稀疏化方法对样本数据进行优化。通过Kriging插值构建了温度补偿模型,利用AMCPSO算法以交叉验证方式下模型预测产生的均方根误差和作为适应度函数,对Kriging插值中的范围参数θ和平滑度参数pk进行寻优求解,得到性能最佳的温度补偿模型。基于AMCPSO-Kriging温度补偿模型对转换力传感器的测量效果进行实验验证,与标准力传感器进行对比。实验结果表明：对样本数据进行稀疏化处理,算法平均运行时间从1 076 s减少到6 s,提高了温度补偿算法的运行效率。在-20～70℃温度范围内,经过AMCPSO算法优化的Kriging模型有效提高了转换力传感器的测量精度,相比于未经AMCPSO算法优化的Kriging插值,转换力传感器测量的平均满量程误差从1.2%FS降低到0.6%FS。通过现场实验验证温度...     

基于概率积分法的铁路穿越煤矿采空区沉陷影响分析

某既有铁路K9+000～K13+000段穿越煤矿采空区,该区域范围内含煤地层具有埋藏深度大、可采煤层多等特点。结合工程地质条件和煤炭开采情况,基于概率积分法分析煤炭采空区沉陷对该铁路的影响,并与既有监测资料进行对比分析。研究结果表明,该铁路当前沉降范围为K9+310～K12+038,K10+979处沉降量最大,为4 947 mm,实际监测最大沉降量为4 862 mm,计算结果与实际监测结果基本吻合;所有工作面开采之后,沉降范围为K9+235～K12+112,在K10+592处计算沉降量最大,沉降量为8 213 mm,需要采取相应的整治措施来保障铁路安全。     

铁路复测中车载LiDAR数据精度控制分析

铁路作为长大线状工程,沿线地形、环境复杂,利用车载LiDAR技术进行铁路复测可有效解决传统铁路复测技术手段落后的难题,但各种系统误差易导致原始解算点云数据无法满足铁路复测精度要求.首先,分析数据获取与处理的误差来源;然后,基于某铁路专用线建立长度为4 km的试验场,以获取车载LiDAR扫描数据;再基于靶标控制网的高精度...     

基于BP神经网络的盾构主轴承激光熔覆形貌预测研究

本文主要围绕盾构机主轴承激光熔覆修复工艺,针对工艺参数对熔覆区域映射难以表征的问题,为实现通过工艺参数预测单道次熔覆区域形貌尺寸以进一步提高整体熔覆区域性能,提出基于BP神经网络的主轴承激光熔覆工艺形貌预测模型。首先,以42CrMo轴承钢作为基体、stellite6作为熔覆粉末材料开展3因素4水平正交试验,并以熔高、熔宽、熔深作为指标;然后,以正交试验所得指标以及工艺参数为数据基础,设计并训练BP神经网络模型;最后将预测得到的形貌尺寸与实际尺寸进行对比并求出两者之间的误差。通过分析试验结果,发现模型对于熔高、熔宽预测误差在2%以内,而对于熔深的预测效果较差。分析结果认为网络模型的权值由于数据的局限性陷入了局部最优解。     

似单差模型的误差分析与算法改进

给出了似单差法单历元直接解算GPS监测点变形量的数学模型,对影响变形量精度的误差进行了定性分析,主要研究了模型误差产生的原因并提出了相应的改进算法.试验数据的数值结果表明,采用改进算法后,本文给出的似单差模型也是正确的.最后,对似单差法的主要特点进行了总结.     

似单差模型的误差分析与算法改进

给出了似单差法单历元直接解算GPS监测点变形量的数学模型，对影响变形量精度的误差进行了定性分析，主要研究了模型误差产生的原因并提出了相应的改进算法。试验数据的数值结果表明，采用改进算法后，本文给出的似单差模型也是正确的。最后，对似单差法的主要特点进行了总结。     

星间单差GPS实时精密卫星钟差估计及精度分析

GPS实时精密卫星钟差是实现实时精密单点定位(RT-PPP)技术的关键,国际GNSS服务组织(IGS)提供的超快速(Ultra-Rapid)实时预报卫星钟差的精度(3ns)较差,不能满足RT-PPP的精度要求。首先利用GNSS区域参考站网数据,建立基于星间单差的观测模型,对GPS卫星钟差进行实时解算,并对钟差解算精度及影响因素进行分析;将解算的GPS卫星钟差用于不同站点的RT-PPP中,对定位结果进行精度分析。分析结果表明,实时解算的GPS卫星钟差的标准差均在0.16 ns以内。从定位结果来看,随着PPP站点与钟差估计区域参考站网距离的增加,其定位精度并没有明显降低,各站点的水平分量精度优于6 cm,高程分量精度优于7 cm,可满足厘米级精度实时精密单点定位的应用要求。     

基于移动通信数据分析的Elman神经网络城市轨道交通客流预测

城市轨道交通的短时客流预测数据对运营组织单位面对潜在的大客流或突发事件的应对准备工作有着重要的作用。以原始移动通信数据作为换乘站点换乘客流统计的数据来源,得到了精确的单条线路某个换乘站的换乘人数,并结合自动售检票系统的统计数据,通过建立Elman神经网络模型对客流数据进行样本对训练,得到下游车站未来1 h内断面客流量的预测结果。预测结果误差符合要求,为站点的运营组织方案提供了良好的数据支撑。同时为了对比说明建立了ARIMA模型,并对预测结果作出分析比较。