Abstract Skyscrapers cause both limited sky-view and multipath error when using Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements for monitoring structural movements. To reduce multipath errors, cut-off elevation angle can be set to a high value such as 30°−40°. However, in the case of employing high cut-off elevation angles, the use of GPS only may not provide adequate positioning solutions. To overcome this problem, Galileo and GLONASS observations are combined with GPS observations. This study experimentally investigates the contribution of multi-GNSS for studying the effects of different cut-off elevation angles on the accuracy of high-rate GNSS results for detecting characteristics of dynamic motions for structural health monitoring (SHM). The filtration design, noise level and Signal-to-Noise Ratio (SNR) of high-rate GNSS measurements of GPS-only, GPS/Galileo, GPS/GLONASS and GPS/GLONASS/Galileo are assessed for different cut-off elevation angles. The results demonstrate that the SNR of GNSS solutions for GPS/GLONASS and GPS/GLONASS/Galileo is the highest, which signifies their use in SHM. The accuracy of the dynamic movements of structures can be attained to 2 mm, on average, using multi-GNSS measurements even when using high cut-off elevation angles up to 40°. The precision of GPS/GLONASS and GPS/GLONASS/Galileo systems with different cut-off elevation angles was high when referenced to LVDT.

中文翻译：

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用于监测城市环境中动态结构运动的多 GNSS 高速相对定位评估

摘要 摩天大楼在使用全球导航卫星系统 (GNSS) 测量来监测结构运动时会导致有限的天空视野和多径误差。为了减少多径误差，可以将截止仰角设置为较高的值，例如 30°-40°。然而，在采用高截止仰角的情况下，仅使用 GPS 可能无法提供足够的定位解决方案。为了克服这个问题，伽利略和 GLONASS 观测与 GPS 观测相结合。本研究通过实验研究了多 GNSS 对研究不同截止仰角对高速 GNSS 结果准确性的影响的贡献，用于检测结构健康监测 (SHM) 的动态运动特征。过滤设计，针对不同的截止仰角评估仅 GPS、GPS/Galileo、GPS/GLONASS 和 GPS/GLONASS/Galileo 的高速 GNSS 测量的噪声水平和信噪比 (SNR)。结果表明，用于 GPS/GLONASS 和 GPS/GLONASS/Galileo 的 GNSS 解决方案的 SNR 最高，这表明它们在 SHM 中的应用。使用多 GNSS 测量，即使使用高达 40° 的高截止仰角，结构动态运动的精度平均也可以达到 2 毫米。参考 LVDT，具有不同截止仰角的 GPS/GLONASS 和 GPS/GLONASS/Galileo 系统的精度很高。结果表明，用于 GPS/GLONASS 和 GPS/GLONASS/Galileo 的 GNSS 解决方案的 SNR 最高，这表明它们在 SHM 中的应用。使用多 GNSS 测量，即使使用高达 40° 的高截止仰角，结构动态运动的精度平均也可以达到 2 毫米。当参考 LVDT 时，具有不同截止仰角的 GPS/GLONASS 和 GPS/GLONASS/Galileo 系统的精度很高。结果表明，用于 GPS/GLONASS 和 GPS/GLONASS/Galileo 的 GNSS 解决方案的 SNR 最高，这表明它们在 SHM 中的应用。使用多 GNSS 测量，即使使用高达 40° 的高截止仰角，结构动态运动的精度平均也可以达到 2 毫米。参考 LVDT，具有不同截止仰角的 GPS/GLONASS 和 GPS/GLONASS/Galileo 系统的精度很高。