海洋立体观测网建设与发展综述

高精度全球海洋立体观测网是空天地海一体化观测网的重要组成部分,是陆基观测网和空基观测网向海洋的重要延伸。本文系统介绍了海洋立体观测网的组成,即海洋时空基准网和海洋环境监测与感知网;详细梳理了核心装备,包括水下导航与定位装备、海洋地球物理环境探测装备、极区导航定位装备与大数据中心。面向我国经略海洋和海洋强国战略,应紧跟海底立体观测网的发展趋势,并加快其建设。     

通导遥一体化深远海PNT基准及服务网络构想

从海底控制网设计、布设、测量、数据处理和海洋声速场构建几个方面介绍了海底控制网建设的现状。结合国家海洋战略需求和海洋大地测量技术发展,分析了现阶段海底控制网建设面临的问题:认为目前的海底网规模小,缺乏信息共享,功能单一;设计与布设原则未与控制网等级关联,多为定性描述,缺乏操作性;声速场精度和分辨率偏低;测量和数据处理仅考虑了海底控制点的定位问题,难以满足大区域、高精度海洋PNT（positioning, navigation, and timing）基准网建设需求。据此,利用海洋声道的远程通讯和测距定位能力,提出了建设联合北斗/GNSS（global navigation satellite system）定位和通信导航功能的通导遥一体化深远海PNT基准及服务网络的构想,针对该网络的功能和布放设计、高精度、高分辨率海洋声速场模型的构建、各类PNT基准点的测量和整体网平差处理、海底PNT基准点的自校准和自维护、覆盖水域的位置增强服务、目标和环境的遥测和感知服务等几个关键技术问题,提出了实施方法和设想,以期解决当前海洋控制网大区域建设面临的缺乏通讯、布网原则和测量方法不完善、功能单一等问题,为新一代高性能海洋大地测量及PNT导航定位服务网络的建设提供支撑。认为随着长距离布网优化设计、增强位置服务、精确授时和时间同步、远程通讯及网络功能的拓展和应用服务等难题的突破,所构想的网络体系必将引起海洋PNT建设的一次变革。     

固定地面网起始点及起始方位角作GPS网平差转换的各种方法

本文论述了按地面同坐标和协方差参考系中的位置基准和方位基准作ＧＰＳ网平差和转换的各种方法，在采用ＧＰＳ定位技术检测和改善原有城市或工程控制网时，宜根据不同情况而选择采用。     

GNSS‐声学海底定位的声速误差处理方法综述

全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）‐声学海底定位是面向海底俯冲带板块形变监测需求提出的一种定位技术,也是建设海洋时空基准网的一种重要技术,有着广阔的应用前景。虽然目前GNSS‐声学海底定位技术的研究成果还不能满足海洋时空基准网的建设需求,但其数据处理方法尤其是声速误差精细处理方法,对海洋时空基准网海底部分（海底大地基准）的建设具有重要借鉴意义。介绍了GNSS‐声学海底定位技术的起源,并将其分为静态测量和动态测量两类,同时将声速误差处理方法作为该技术的发展脉络进行梳理,提炼了该技术的3个发展阶段:仅假设海洋声速垂向分层、考虑声速的时域变化、考虑声速的水平梯度。对于仅假设海洋声速垂向分层的阶段,国外学者采用几何结构对称的方式来削弱声速误差的影响;国内学者则主要对声速以外误差源（杆臂矢量误差、时标偏差、姿态角误差等）进行了研究,并用优化随机模型的方式削弱系统误差对定位的影响。对于考虑声速时域变化的阶段,国外学者利用拟合方法（多项式拟合或三次样条拟合）结合参数平滑约束来解算声速的时域变化量,提高定位的稳定性;国内学者基于此细化了参数拟合的方法（考虑参数长周期项的变化特征）,并创新性地提出了水下差分定位算法。对于考虑声速水平梯度的阶段,国内外学者在GNSS‐声学海底定位中解算了声速水平梯度参数,提高了水平方向定位的稳定性,并利用海洋数值模型验证了结果的可靠性。展望了将GNSS‐声学海底定位高精度数据处理方法应用于海底大地基准建设的前景,并引入了小时空尺度声速层析的概念（基于海洋时空基准网的声速误差处理方法）,以期解决数值预报模型不能提供小时空尺度产品的问题,进而为水下潜器提供更高精度的声速误差改正服务。     

GNSS网形变化的区域地壳形变信息提取方法

针对GNSS三维无约束平差不依赖基准且拥有高精度几何网形的特点,以GNSS监测网作为一个整体的时空观测单元,由GNSS网测站间相互关联的所有基线长度和基线夹角变化综合衡量网形的变化,用网形的变化集中反映区域地壳形变信息。利用地壳形变高空间相关性的特点,采用主成分时空响应分析的方法实现了区域地壳形变信息的快速提取。通过对2013年芦山Ms7.0地震近场区域陆态网GPS基准站2010—2014年观测数据的解算,提取并分析了对应地震前后近场区域地壳形变时空分布特征及形变的动态演变过程。     

滑坡监测监测网布设方案

介绍了滑坡监测中点的分类、基准网和监测网的设计原则，并着重对不同地质条件下采取何种监测方案以及在特殊部位加密测线等内容进行了详细论述。     

浅析JXCORS系统框架网和基准网建设及数据处理方法

介绍了JXCORS系统框架网和基准网建设及数据处理方法,其目的是保证JXCORS系统建成后与原有的省基准参考框架一致,保证系统实时和事后定位的精度,最大限度地保持与现有控制成果、地形图等资料的现势性一致。     

基于GPS基准网的GPS快速静态定位及动态定位方法

介绍基于GPS基准网进行GSP快速静态定位和动态定位的原理和方法。通过计算基准网改正数及其空间分布，利用内插方法求出用户站的模型误差改正数，不仅可以提高GPS整周模糊度的可靠性，而且能够大大改善GPS测量的精度。利用香港GPS基准网2001年3月的实测数据进行了解算，发现地区在该时间段内受强电离层活动的影响，采用常规GPS测量方法很难确定整周模糊度。利用传统的快速静态定位方法对香港GPS基准网其中一条边（9.2km）24h的观测数据按每15min计算，模糊度确定的准确率仅为45％。采用基准网内插改正数后，仅利用L1的观测数据模糊度确定的准确率提高到100％。点位精度平面位置由2cm提高到5mm，高程精度由4cm提高到3cm。     

日本GPS网的布设与新大地基准的建立

扼要介绍了日本陆地和海洋空间大地控制网布测及新大地基准建立等情况，给出了依据卫星测量成果求得的日本经典大地网的变形数据及1918东京基准与2000日本大地基准之间的变换关系。     

片上时空系统及综合时空网管发展分析

针对面向泛在导航与位置服务的综合时空体系建设,各国都在探讨各类导航定位方式对卫星导航的补充和丰富,片上时空器件是其中一个重要的发展方向.通过分析万物互联时代的技术和应用发展趋势,提出了片上时空系统的概念,分析了其作为实现泛在时空服务的重要手段,将会随着大规模集成电路的不断发展在功能和集成度上快速提升,并且由于与物联网芯片天然的良好集成能力,拥有很大的市场需求,提出了发展综合时空体系网管系统支持片上时空系统信号融合集成以实现高性能,并提出了今后工作建议:应当加紧对微机电系统(MEMS)与高精度惯导融合、定位网络综合管理系统支持、多信号片上融合的研发,早日实现市场供给.     

智能时代泛在测绘的再思考

本文首先给出泛在测绘的定义和内涵,然后将传统测绘与泛在测绘进行了比较分析,指出由于互联网实现了人与人的信息便捷交互,互联网时代的泛在测绘最显著的推动力就是为满足人与社会及人与环境的多种需求,人本身也成为了测绘的对象。同时,对环境变化的动态感知,对人与环境关系的感知、认知和相应服务成了泛在测绘的重点特色要素。本文还指出互联网因其位置的虚拟性和网络时间标准过低,无法满足对物理世界协同感知和远程广域协同管控的需求,因此互联网、物联网必须向具有精准时空位置感知能力的泛在网演进。文章论述了“泛在网”随着互联网和物联网的演进,是具有“无时不有,无所不在”时空特性的感知网络,并且随着需求的扩展,正演进出“无所不包,无所不能”的智能化需求态势。目前,只有包括北斗在内的全球卫星导航系统,即GNSS技术,能够赋予泛在网在广域和全球范围内具有时空位置感知和管控的能力。在泛在网的支持下,泛在测绘正在发展以实时精准时空感控为特征,以实现陆海天空网一体化、室内外一体化,并实现人与物理世界及虚拟网络世界交互的感知、探测、认知和调控。由此,泛在网也成为智能时代的关键信息基础设施。为了理解智能时代泛在测绘的需求,文章从自然智能及时空位置观出发,对于智能、智慧和人工智能的定义做了新的梳理。针对智能时代人工智能中跨界融合、人机协同、群智开放和自主操控4个热点研究方向及其在军事、工程、实时高精地图及地震预警等的应用,论述了泛在测绘在其中所发挥的基础性、关键性和协同性作用。本文最后还展望了网络虚拟世界的泛在测绘、数字孪生虚拟人的构建及国家安全“制时空权”等智能时代泛在测绘的新领域发展趋势。     

北斗卫星导航系统在波浪能自供电海洋浮标中的应用

北斗卫星导航系统具有精确定位、精密授时和短报文通信的功能,能够很好地切合目前海洋监测设备的所需。设计了一款波浪能自供电的海洋浮标,通过北斗卫星导航系统能够对其进行准确的定位和授时,同时对浮标的监测数据进行可靠的传输。文中简要介绍了波浪能自供电浮标结构及运行原理,重点分析了北斗卫星导航系统在本浮标定位、授时和监测数据传输中的应用,为我国海洋监测装备发展提供了新的思路。      

GNSS电离层监测研究进展与展望

电离层作为近地空间环境的重要组成部分,对电波通信、卫星导航定位等都有重要影响。监测电离层形态结构有助于对电离层时空演化特征的理解及其建模和预测。随着全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的快速发展,GNSS电离层监测已成为重要的研究和应用方向。系统介绍了GNSS多维电离层监测及其应用的研究现状和进展,主要包括空基/地基GNSS联合反演电离层特征参数、层析技术反演电离层三维结构、电离层延迟建模、电离层异常扰动监测及机理认知等内容。     

Atmospheric loading corrections at the observation level in VLBI analysis

This paper investigates whether in very long baseline interferometry (VLBI) analysis atmospheric loading corrections should be applied a priori at the observation level or whether it is sufficient to correct for atmospheric loading effects a posteriori by adding constant values per session to the estimated station coordinates. Simulated observations at single stations corresponding to the precise point positioning approach of global navigation satellite systems show that the atmospheric loading effect can be fully recovered by a posteriori corrections, i.e., the height differences between both approaches stay well below 1 mm. However, real global VLBI network solutions with sessions from 1984 to 2008 reveal that the effect of neglected atmospheric loading corrections at the stations is distributed to the other stations in the network, thus resulting in station height differences between solutions with observation level and with a posteriori corrections which can be as large as 10 mm and a ‘damping’ effect of the corrections. As soon as the terrestrial reference frame and the corresponding coordinate time series are determined, it would be conceptually wrong to apply atmospheric loading corrections at the VLBI stations. We recommend the rigorous application of atmospheric loading corrections at the observation level to all stations of a VLBI network because the seven parameters for translation, rotation, and in particular the network-scale of VLBI networks are significantly affected.     

Local datum definition and geodetic network positioning using global navigation satellite systems

The problem of datum definition as applied to local-area geodetic networks is investigated using data collected from global navigation satellite systems (GNSS). It is shown that the process of double differencing makes the model more sensitive to computational errors that reduce the ability of the satellites alone to control the translation component of the datum definition, and as a result additional regularization is required. Traditionally, datum definition has been accomplished by constraining one station to set coordinates. Alternative regularization strategies are analysed in terms of their effects on positioning and ambiguity resolution. In doing so, processing strategies are developed which can improve the quality of global positioning system (GPS)-based position solutions in geodetic network applications of limited spatial extent, such as high-precision engineering and deformation monitoring networks.     

手机视觉与惯性融合的松耦合滤波算法

在智能手机和互联网的普及状态下，对高精度定位技术的需求也更加显著，精确定位服务已渗透到各个领域，如物联网、无人驾驶、机器快递员、应急救援等。在室外环境下，这些服务大多由全球卫星导航系统提供；然而，在深山丛林、矿井隧道、地下室等室内环境下，由于信号衰减及多径效应的影响，GPS无法正常工作。本文针对一些特殊的室内场景，研究了基于松耦合滤波的视觉惯性融合导航方法，设计了一个面向智能手机平台的室内行人定位系统。该方法视觉前端采用了快速、稳健的稀疏直接法，后端采用了扩展卡尔曼滤波器来融合惯性信息，能够有效融合视觉和惯性信息，达到恢复单目视觉尺度、提高稳健性的效果，实现了高精度的室内行人定位。     

物联网技术的研究与应用

近年来,物联网的研究与发展引起了人们的广泛关注,国内外政府和企业都采取行动参与物联网的构建,这可能对未来全球的发展产生深远影响。物联网是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来的技术,以实现智能化识别和管理,是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。本文介绍了物联网技术的概念、基本特征及发展现状;探讨了物联网研究中的关键技术,包括传感网技术、射频识别技术、产品电子码、地理信息系统以及智能技术;从物流管理、城市管理、智能交通等方面分析了物联网技术在社会中的应用。最后展望了物联网技术的前景,一定程度上促进了物联网的建设与发展。