中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
隨著全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)硬件和軟件的不斷發(fā)展，特別是高采樣率GNSS接收機(jī)的出現(xiàn)，使其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)越性，GNSS監(jiān)測(cè)技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)[1]：①采樣率高，目前GNSS接收機(jī)的采樣率已達(dá)到20 Hz，甚至100 Hz；②自動(dòng)化程度高，GNSS接收機(jī)的數(shù)據(jù)采集工作是自動(dòng)進(jìn)行，且為用戶(hù)預(yù)留了必要的接口；③四維監(jiān)測(cè)，GNSS不但能夠進(jìn)行高精度的三維位移測(cè)量，而且能獲取精度達(dá)30 ns的時(shí)間信息；④全天候監(jiān)測(cè)，GNSS接收機(jī)在任何時(shí)段都可接收到工作衛(wèi)星信號(hào)，風(fēng)雪雨霧惡劣天氣中亦能正常工作，易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的連續(xù)監(jiān)測(cè)。
GNSS定位解算方法分為相對(duì)定位和單點(diǎn)定位兩類(lèi)。在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，相對(duì)定位研究主要集中在后處理動(dòng)態(tài)差分技術(shù)(Post-Processing Kinematic，PPK)、RTK技術(shù)和NRTK技術(shù)[2]，單點(diǎn)定位研究主要集中在PPP技術(shù)。
RTK和PPK技術(shù)都需要在橋梁測(cè)點(diǎn)附近建立本地基準(zhǔn)站。Ashkenazi等[3]首次采用RTK技術(shù)進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)，測(cè)量出主梁的振動(dòng)位移和基頻。如圖1所示，RTK技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，位于基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的GNSS接收機(jī)同步采集4顆以上GNSS衛(wèi)星信號(hào)，基準(zhǔn)站通過(guò)通信鏈將計(jì)算出的差分改正數(shù)實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，解算出流動(dòng)站的瞬時(shí)空間坐標(biāo)，實(shí)時(shí)地提供橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)位移[4, 5]。PPK技術(shù)是采用事后方式來(lái)處理載波相位觀測(cè)值的差分定位技術(shù)，其它流程與RTK技術(shù)相同[6]。
圖1 GNSS動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)原理（RTK模式）
NRTK技術(shù)是集Internet技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GNSS定位技術(shù)于一體，利用衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(Continuously Operating Reference System，CORS)基準(zhǔn)站的觀測(cè)信息，解算監(jiān)測(cè)站的瞬時(shí)空間坐標(biāo)，不需要建立獨(dú)立的參考站，其監(jiān)測(cè)原理如圖2所示。Meng等[7]首次研究NRTK技術(shù)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的可行性，獲得初步研究成果，隨后余加勇等[1]采用NRTK技術(shù)監(jiān)測(cè)英國(guó)諾丁漢Wilford懸索橋動(dòng)態(tài)變形，成功識(shí)別出最大振幅僅8mm的橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移。NRTK技術(shù)是直接使用本地區(qū)CORS基準(zhǔn)站，可有效降低監(jiān)測(cè)成本，并解決難以選擇合適基準(zhǔn)站位置的問(wèn)題[8]。各地方政府和國(guó)家陸續(xù)建立CORS參考站，為NRTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
PPP技術(shù)是利用載波相位觀測(cè)值以及全球若干地面跟蹤站提供的精密星歷和衛(wèi)星鐘差來(lái)進(jìn)行高精度定位[9]。Xu等[10]在六自由度振動(dòng)臺(tái)上評(píng)估PPP技術(shù)的測(cè)量精度，當(dāng)PPP技術(shù)用于短周期GNSS信號(hào)處理時(shí)，其水平方向測(cè)量精度優(yōu)于2~4 mm，豎直方向測(cè)量精度優(yōu)于10 mm；Moschas等[9]采用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)評(píng)估PPP技術(shù)的性能，通過(guò)與加速度計(jì)及GNSS差分技術(shù)解算結(jié)果對(duì)比，得出PPP技術(shù)可精確測(cè)量幅度10~20 mm的結(jié)構(gòu)振動(dòng)的結(jié)論，Yigit等[11]亦得出類(lèi)似結(jié)論。
