用双频GPS观测值建立小区域电离层延迟模型研究

介绍了用双频GPS伪距观测值建立区域性电离层模型的基本原理和方法。模型的初步结果表明，该电离层模型建立后，可为性病区域的广大单频用户提供在天顶方向优于0．4m精度的电离层延迟改正量，且具有30min以内天顶方向优于0．4m的预报精度。     

基于神经网络的区域电离层模型及其在单频PPP中的应用

基于武汉市CORS系统的双频非差载波相位观测数据，利用改进的神经网络方法建立区域电离层模型，并通过单频GPS精密单点定位的计算实例来分析该模型的精度。计算实例表明，当基准站间的距离小于100km时，基于神经网络的区域电离层模型的平均外符合精度为0．03m，对于时段长度为4h的单频PPP静态时段解可以达到厘米级的定位精度。     

考虑随机模型精化的精密GPS动态定位新方法

GPS动态定位要求建立函数模型和随机模型。函数模型描述的是观测值和待估参数之间的物理和几何关系，随机模型描述了GPS观测值的统计特征，并通过观测值的方差协方差给定了每个观测值对最后的定位结果的贡献。正确给定函数模型和随机模型对于GPS定位结果的估计和观测值的粗差探测均至关重要。由于有各种误差存在于伪距和载波相位观测值中，一般GPS动态定位模型均采用双差观测值来构建函数模型。有时候，仔细地使用单差观测值，较之双差观测值有更多的优点，给出了选用单差观测值的理由。但是单差观测值给函数模型带来了接收机钟差，如果直接使用单差观测方程，设计矩阵是奇异的。为了解决这个问题，将伪距观测值中接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数。至于载波相位观测值，首先选定一个参考卫星，然后在观测方程的右端同时增加一正一负的参考卫星单差整周模糊度，将正项与接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数，将负项和原观测方程中的单差整周模糊度项合并为双差整周模糊度，而参考卫星观测方程的模糊度项则为零，这样无须组建双差观测值，软件实现较容易，也可以直接使用LAMBDA法求整周模糊度，最终也解决了观测方程奇异的问题。准确理解观测值的统计特征是建立GPS随机模型的基础，长期以来GPS商业软件均采用简化模型。关于GPS随机模型的研究远没有函数模型那样受到广泛关注，静态GPS定位可以采用方差协方差分量估计等严密的方法，而动态定位无法承担方差协方差分量估计的计算负担。GPS观测值的信噪比(SNR)是GPS接收机观测过程中的副产品，影响SNR值的因素，如大气层、多路径、接收机内部电路等，也正好是GPS观测值的误差源，因此GPS观测值的方差与SNR存在一定的对应关系。利用这个对应关系来精化GPS随机模型。为了验证本文采用的函数模型的正确性和随机模型的有效性，我们对1999年的一次实测数据(包括零基线和短基线)进行了试算。与零基线的真值和GPSurvey 2．35处理的短基线静态结果比较，表明使用的函数模型是正确的。简化随机模型和精化随机模型处理的结果比较说明精化模型提高了基线处理的精度，同时说明了研究GPS随机模型精化的必要性。     

GPS／GLONASS／BDS／Galileo系统载波相位观测值质量对比分析

目前,全球卫星导航系统(GNSS)已进入以GPS、GLONASS、BDS、Galileo四系统为代表的多系统并存的时代,多系统多频率观测值的综合应用极大地提升了GNSS的服务能力. GNSS自身的数据质量是取得高精度结果的先决条件之一,也是多系统精密定位随机模型构建的关键. 为避免码分多址和频分多址机制不同的影响,本文采用几何无关和M-W组合方法,基于科廷大学实测零基线数据对四系统的载波相位单差残差序列对比分析,并利用高度角随机模型中的正弦模型和指数模型对载波相位观测值精度随高度角变化建模,获得适用于不同系统不同频率观测值的随机模型. 实验分析表明,单差残差序列随高度角变化情况在不同系统不同频率表现出不同特性;Galileo系统L1、L2观测值精度相当,均在0.9 mm左右,其他系统则表现出L2精度比L1精度更差的性质. 高度角加权模型拟合结果表明,正弦模型和指数模型对GPS和Galileo系统的L1、L2精度序列拟合一致性较好,而BDS系统使用正弦模型拟合效果略差,GLONASS系统则不适合采用正弦模型评估L2观测值精度.      

利用相位平滑伪距和最小二乘曲面函数建立西安市区域电离层延迟模型

利用相位平滑伪距观测值,并采用附有限制条件的序贯最小二乘曲面拟合方法,研究构建了西安区域电离层延迟模型。该模型的内符合平均精度为6.9 cm,外符合平均精度为8.8 cm,通过与全球格网电离层延迟模型计算的电子含量进行对比,并将两种模型进行单频PPP定位测试。结果显示,区域电离层延迟模型的精度明显优于格网电离层延迟模型的精度。     

卫星观测值精度分析及随机模型精化

通过MGEX观测网CUT0测站连续10天的观测数据,采用零基线单差模型方法求解单差残差序列,并推导出北斗GEO／IGSO／MEO卫星观测值噪声。统计观测值噪声随高度角变化的情况,采用最小二乘拟合的方法建立精化的高度角随机模型。结果表明:北斗三类卫星的观测精度略有差别,精度从高到低依次为MEO、IGSO、GEO;B1频率相位观测精度约为伪距的129倍,B2频率约为118倍;北斗卫星伪距观测值的精度要稍优于GPS,相位观测值的精度与GPS相当。最后,基线测试结果表明,精化后的随机模型提高了单历元动态定位的精度,平均点位精度提高了42.1％,N、E、U方向各分量RMS改善的百分比分别为:31.6％、15.3％、31.4％。      

北斗系统GEO/IGSO/MEO卫星观测信息随机特性评估与分析

首先从参数估计、精度评定和质量控制角度论证了在精密定位中随机模型的重要性;然后基于短基线单差观测模型,采用严密的方差分量估计方法计算了不同频率、不同卫星的相位和伪距观测值精度,任意频率之间的交叉相关性以及不同频率的相位和伪距观测值在不同时间间隔上的时间相关性;随后分析了随机模型对基线精度和整体检验统计量的影响。结果表明：北斗用户接收机数据精度都与高度角相关,建议采用高度角指数加权函数;北斗二号3个频率相位观测值之间存在不同程度的相关性,其他类型观测值之间的交叉相关性不明显,不同频率的相位和伪距观测值时间相关性较明显,高精度应用中需关注。另外,正确的随机模型计算的基线精度更接近理论精度。本文为用户正确认识北斗系统3个类型卫星观测信息、正确使用北斗系统提供支撑。     

利用GPS组合观测值建立区域电离层模型研究

介绍了VTEC模型的基本原理，给出了三种利用载波相位观测值改善伪距观测值精度的方法，利用三种组合观测值分别建立VTEC模型，并与利用伪距观测值计算的VTEC模型的精度进行比较。     

组合GPS／GLONASS精密定位的观测值随机模型

为了获得组合GPS／GLONASS精密定位结果，该文从理论和数值实例两方面分析了研究组合GPS／GLONASS观测值随机模型的重要性，提出了两种利用观测值的误差残差估计随机模型的方法，即验后估计法和方差－协方差迭代法。理论和数值结果表明，这两种随机模型估计方法与采用经验随机模型相比，可以提高整周模糊度解算的可靠性和定位精度，所提出的观测值随机模型估计方法理论上更严格，实践上可行，并建议采用方差－协方差迭代法估计组合GPS／GLONASS精密定位的观测值随机模型。     

顾及设计矩阵误差的AR模型新解法

在自回归模型求解中,设计矩阵和观测值均存在误差,传统的最小二乘法不能很好地解决这一问题。本文提出了一种顾及设计矩阵误差的AR模型新解法,通过引入虚拟观测值,使观测向量与设计矩阵不仅同源而且带误差的元素个数相同,然后通过对观测方程进行等价变换巧妙实现了在最小二乘框架下求解自回归问题。利用模拟数据及实测数据分别对新算法进行了内符合精度检验,并利用实测数据对新算法进行外符合精度检验,结果表明新算法得到的结果显著优于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)解法及传统最小二乘解法,验证了算法的精度和有效性。     

Precise relative positioning using real tracking data from COMPASS GEO and IGSO satellites

China completed a basic COMPASS navigation network with three Geostationary and three Inclined Geosynchronous satellites in orbit in April 2011. The network has been able to provide preliminary positioning and navigation functions. We first present a quality analysis using 1-week COMPASS measurements collected in Wuhan. Satellite visibility and validity of measurements, carrier-to-noise density ratio and code noise are analyzed. The analysis of multipath combinations shows that the noise level of COMPASS code measurements is higher than that of GPS collected using the same receiver. Second, the results of positioning are presented and analyzed. For the standalone COMPASS solutions, an accuracy of 20 m can be achieved. An accuracy of 3.0 m for the vertical, 1.5 m for the North and about 0.6–0.8 m for the East component is obtained using dual-frequency code only measurements for a short baseline. More importantly, code and phase measurements of the short baseline are processed together to obtain precise relative positioning. Kinematic solutions are then compared with the ground truth. The precision of COMPASS only solutions is better than 2 cm for the North component and 4 cm for the vertical. The standard deviation of the East component is smaller than 1 cm, which is even better than that of the East component of GPS solutions. The accuracy of GPS/COMPASS combination solutions is at least 20 % better than that of GPS alone. Furthermore, the geometry-based residuals of double differenced phase and code measurements are analyzed. The analysis shows that the noise level of un-differenced phase measurements is about 2–4 mm on both B1 and B2 frequencies. For the code measurements, the noise level is less than 0.45 m for B1 CA and about 0.35 m for B2 P code. Many of the COMPASS results presented are very promising and have been obtained for the first time.     

重力网的分段线性动态平差

为研究重力场的时变特性,考虑到我国全国重力网布设和观测的现状,引入一种分段线性动态平差模型,用于流动重力网的平差处理。与传统静态平差模型相比,该模型可以得到更可靠的重力场变化特征。为验证模型的有效性,对我国全国重力网数据和模拟数据分别进行了动态平差和静态平差处理。结果显示,对于全国重力网数据,两种平差方法得到的重力变化率的平均差值为13.4×10~(-8)m·s~(-2)/a,最大差值达50×10~(-8) m·s~(-2)/a,且动态平差精度明显优于传统静态平差。对于模拟数据,动态平差结果中80%以上的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,只有两个差值超过2×10~(-8)m·s~(-2)/a,而静态平差结果中只有44.4%的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,差值超过2×10~(-8) m·s~(-2)/a的占21%。因此,本文提出的分段线性动态平差模型与传统静态平差模型相比能更有效地反映真实重力场的变化信息。     

The cloud phase discrimination from a satellite

A new technique to identify mixed-phase clouds but also clouds with supercooled water droplets using satellite measurements is proposed. The technique is based on measurements of the backscattered solar light at wavelengths 1.55 and 1.67 /spl mu/m in combination with cloud brightness temperature measurements at 12 /spl mu/m. For the first time, the concept of the phase index-temperature correlation plot (the P-T diagram) is introduced in the cloud remote sensing. Retrievals of cloud temperature and cloud phase index are performed using data from the Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) and Scaning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography (SCIAMACHY) both onboard the Envisat platform.     

Influence of clock jump on the velocity and acceleration estimation with a single GPS receiver based on carrier-phase-derived Doppler

Since the Selective Availability was turned off, the velocity and acceleration can be determined accurately with a single GPS receiver using raw Doppler measurements. The carrier-phase-derived Doppler measurements are normally used to determine velocity and acceleration when there is no direct output of the raw Doppler observations in GPS receivers. Due to GPS receiver clock drifts, however, a GPS receiver clock jump occurs when the GPS receiver clock resets itself (typically with 1 ms increment/decrement) to synchronize with the GPS time. The clock jump affects the corresponding relationship between measurements and their time tags, which results in non-equidistant measurement sampling in time or incorrect time tags. This in turn affects velocity and acceleration determined for a GPS receiver by the conventional method which needs equidistant carrier phases to construct the derived Doppler measurements. To overcome this problem, an improved method that takes into account, GPS receiver clock jumps are devised to generate non-equidistant-derived Doppler observations based on non-equidistant carrier phases. Test results for static and kinematic receivers, which are obtained by using the conventional method without reconstructing the equidistant continuous carrier phases, show that receiver velocity and acceleration suffered significantly from clock jumps. An airborne kinematic experiment shows that the greatest impact on velocity and acceleration reaches up to 0.2 m/s, 0.1 m/s² for the horizontal component and 0.5 m/s, 0.25 m/s² for the vertical component. Therefore, it can be demonstrated that velocity and acceleration measurements by using a standalone GPS receiver can be immune to the influence of GPS receiver clock jumps with the proposed method.     

星载GPS 伪距观测量重建及定轨精度分析

讨论了如何从星上下传的卫星位置数据中重建星载GPS 伪距观测量, 分析了重建伪距数据事后动力学 定轨精度及该方法对提高LEO 卫星位置精度的贡献。GRACE-A 卫星2008 年3 月1 日—14 日实测数据计算结果表明: 重建数据事后动力学定轨能显著提高地面主控站接收到的LEO 卫星实时位置精度; 其中由C/A 码伪距和广播星历 实时单点定位得到的卫星位置精度约为15m, 重建伪距事后动力学定轨得到的卫星位置精度约为2m。     

北斗多普勒测速精度的分析

介绍了原始多普勒观测值测速方法的数学模型,分析了各误差源对多普勒测速的影响,并使用北斗卫星导航系统实测数据在静态模式下对多普勒测速精度进行了分析。结果表明,目前使用北斗原始多普勒观测值测速精度可优于0.1m/s。     

Field Measurements of Plant Emissivity Spectra: An Experimental Study on Remote Sensing of Vegetation in the Thermal Infrared Region

Spectral features of plant species in the visible to SWIR (0.4–2.5 μm) region have been studied extensively, but scanty attention has been given to plant thermal infrared (TIR: 4–14 μm) properties. This paper presents preliminary results of a study that was conducted first time in India to measure radiance and emissivity properties of eight plant species in TIR spectral region in the field conditions using a FTIR (Fourier Transform Infrared) field spectroradiometer working in 4–14 μm at an agriculture experimental farm. Several spectral features in the emissivity spectra of plant species were observed that are probably related to the leaf chemical constituents, such as cellulose and xylan (hemicellulose) and structural aspects of leaf surface like abundance of trichomes and texture. Observations and results from the field measurements were supported by the laboratory measurements like biochemical analysis. These preliminary field emissivity measurements of leaves in TIR show that there is useful spectral information that may be detectable by field-based instrument. More detailed field and laboratory measurements are underway to explore this research theme.     

地表覆盖分类数据对区域森林叶面积指数反演的影响

以江西省吉安市为研究区,将5种全球地表覆盖分类数据(包括美国地质调查局(USGS)、马里兰大学(UMD)和波士顿大学(BU)生成的3套数据和欧洲生成的2套数据)以及由TM影像生成的区域地表覆盖分类数据,分别与MODIS1km反射率资料结合,利用基于4尺度几何光学模型的LAI反演方法生成研究区的LAI。在1km和4km两种尺度上将反演的LAI与TM资料生成的LAI进行比较,评价地表覆盖分类数据对LAI反演结果的影响。结果表明,TM和欧洲太空局的GLOBCOVER地表覆盖分类数据用于反演LAI的结果较好,在1km尺度上,反演的LAI与统计模型估算的TMLAI相关的R2分别为0.44和0.40,在4km尺度上的R2分别为0.57和0.54;其次为波士顿大学的MODIS地表覆盖分类数据,据其反演的LAI与TMLAI相关的R2在1km和4km尺度上分别为0.38和0.51;而马里兰大学的UMD和欧洲的GLC2000地表覆盖分类数据会导致反演的LAI存在较大误差,据其反演的LAI与TMLAI之间的一致性较差,在1km和4km两种尺度上平均偏低20%左右;LAI的反演结果对聚集度系数具有强的敏感性。该研究表明,为了提高区域/全球LAI反演精度,需要有高质量的地表覆盖分类数据。     

基于最小二乘滤波和实时估计随机模型的GPS单点定位(英文)

To obtain higher accurate position estimates, the stochastic model is estimated by using residual of observations, hence, the stochastic model describes the noise and bias in measurements more realistically. By using GPS data and broadcast ephemeris, the numerical results indicating the accurate position estimates at sub-meter level are obtainable.     

基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法

针对传统潮流分析方法在感潮河段实施走航数据潮流分离中的不足,提出了一种基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法,解决了传统潮流分析方法时序数据长、潮流分离实施复杂问题;也解决了基于贪婪拟合法的径向基函数潮流分离算法存在的节点位置无法准确确定以及过度拟合导致结果不稳定等难题;根据潮流分离结果重构流场,在徐六泾走航断面实验中取得了优于0.25 m/s的外推精度。