随着科技快速进步和社会飞速发展,电力铁塔、通信铁塔、风力发电铁塔等塔类结构得到更广泛应用,成为国民经济增长的重要保障。铁塔的异常变形将给塔类结构带来安全隐患,若不能及时发现将引起塔体倾倒坍塌,造成生命或财产损失。然而,目前对塔类结构的变形监测仍然采用人工巡检,耗时费力且无法远程实时监测。本文提出一种基于GPS的塔类结构变形动态监测方案,有望实现远程实时监测。采用GPS测量技术,从低功耗、低成本、抗干扰和高可靠性的设计需求出发,分析了塔类结构变形监测系统的设计原则,制定了变形监测系统的总体方案,设计了变形监测、数据传输、远程监控和辅助支持等四大子系统的拓扑结构。为提高监测精度和效率,监测终端采用惯性器件/GPS超紧组合工作模式,并提出整周模糊度快速求解算法和基于广义延拓的周跳探测与修复算法。针对模糊度搜索耗时较长问题,利用惯性器件获得高精度初始姿态角,进而通过坐标转换,得到待求基线坐标的约束区间,从而压缩模糊度搜索空间。针对监测终端在采集信号时出现信号失锁导致的周跳问题,利用码伪距和载波相位观测方程构建周跳观测量,建立广义延拓观测模型,快速定位发生周跳的历元,进而推算并修复1周及以上的周跳。搭建了基于GPS的塔类结构变形远程动态监测系统,并进行变形监测精度测量。系统硬件设计包括系统硬件组成及架构、接收天线和ARM接口电路等;系统软件设计包括系统架构和系统联调模块等。最后进行了塔体倾斜监测实验和塔基沉降监测实验,利用10m基线解算时,角变形精度可达0.01°,线变形精度可达1mm。本文提出的监测系统具有较高的监测精度和稳定性、动态响应良好,可以实现对塔类结构变形的远程实时监测。