A New Kinematic Algorithm For Processing Data From Stand-Alone GPS Receiver and its Ability of Determining Structural Vibrations

Öz

In this study, detectability of high-frequency structural vibrations based on only one GNSS receiver and developed kinematic model solution was investigated. For this purpose, two data sets generated from dual frequency GNSS receiver attached on flexible steel bar(rod) which oscillates one way direction were used. Free decayed sinusoidal oscillation experiments were performed to produce both the first mode and the second mode frequency together. GNSS observations were processed by both the developed kinematic model algorithm and PPP (Precise Point Positioning) method in kinematic mode. Structural vibrations of the rod in time and frequency obtained by both methods were compared. The results have demonstrated that the developed kinematic algorithm can determine high-frequency structural vibrations as much as PPP method. Keywords : Single point kinematic solution, Kinematic-PPP, GPS.

Anahtar Kelimeler

• Single point kinematic solution, Kinematic-PPP, GPS

Tek GPS Alıcısı Ölçülerinin Değerlendirilmesinde Yeni Bir Kinematik Algoritma ve Yapısal Titreşimleri Belirleme Kabiliyeti

Öz

Bu çalışmada tek GNSS alıcısı ve geliştirilen kinematik model çözümüne dayalı yüksek frekanslı yapısal titreşimlerin belirlenebilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, esnek ve tek yönlü salınım yapan bir çubuk üzerinde monte edilmiş GNSS alıcısı ile üretilmiş 2 farklı titreşim veri seti kullanılmıştır. Titreşim deneyleri hem birinci mod hem de ikinci mod temel frekansları içeren sönümlü sinisoidal özellikte gerçekleştirilmiştir. GNSS ölçüleri geliştirilen kinematik model algoritması ve kinematik PPP (Precise Point Positioning) yöntemiyle değerlendirilmiştir. Çelik çubuğun her iki yöntemle elde edilen titreşimleri hem zaman hem de frekans bölgesinde incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, geliştirilen kinematik algoritmanın yüksek frekanslı yapısal titreşimleri kinematik PPP yöntemine benzer şekilde belirleyebildiğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Tek nokta kinematik çözüm, Kinematik PPP, GPS.

Anahtar Kelimeler

• Tek nokta kinematik çözüm, Kinematik PPP, GPS

Kaynakça

1. Zumberge, J.F., Heflin M.B., Jefferson D.C., Watkins M.M., Webb F.H., 1997, “Precise Point Poistioning for the Efficient and Robust Analysis of GPS Data from Large Networks”, J. Geophys. Res., 102(B3), 5005-5017.
2. Li, X., Ge, M., Zhang, X., Zhang, Y., Guo, B., Wang, R., Klotz, J., Wickert, J., 2013, “Real-time highrate co-seismic displacement from ambiguity-fixed Precise Point Positioning: application to earthquake early warning”, Geophys Res Lett. 40:295_300.
3. Xu, P., Shi, C., Fang, R., Liu, J., Niu, X., Zhang, Q., Yanagidani, T., 2013, “High-rate Precise Point Positioning (PPP) to measure seismic wave motions: an experimental comparison of GPS PPP with inertial measurement units”, J Geod. 87:361_372.
4. Moschas, F., Avallone, A., Saltogianni, V., Stiros, S.C., 2014, “Strong motion displacement waveforms using 10-Hz precise point positioning GPS: an assessment based on free oscillation experiments”, Earthquake Engıneerıng & Structural Dynamıcs, Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI: 10.1002/eqe.2426
5. Yigit, C.O., 2014, “Experimental assessment of post-processed kinematic Precise Point Positioning method for structural health monitoring”, Geomatics, Natural Hazards and Risk, Online First [16 May 2014],1-24, DOI:10.1080/19475705.2014.917724
6. Hoffmann–Wellenhof, B., Lichtenegger, H. and Walse, E., 2008, “GNSS:Global Navigation Satellite Systems – GPS, GLONASS, GALLILEO & more”, Springer , Wien, New York.
7. Saka, M.H. and Alkan R.M., 2014, “Decimeter-level positioning in dynamic applications with a single GPS receiver”, Acta Geodaetica et Geophysica, online first [04 September 2014], 1-9, DOI 10.1007/s40328-014-0065-5
8. Saka, M.H., Kavzoglu, T., Ozsamli, C., Alkan, R.M., 2004, “Sub-Metre Accuracy for Stand Alone GPS Positioning in Hydrographic Surveying”, The Journal of Navigation, 57, 135-144.