中国区域VTEC模型Kriging算法研究

为了对区域电离层延迟进行实时模型化,利用中国区域GPS实测资料,基于球冠谐函数模型、低阶球谐函数模型、多项式模型和Kriging内插方法,构建了电离层延迟模型。重点讨论了电离层垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)的空间变异性、相关性的统计计算和Kriging内插估计方法,实现了中国区域VTEC格网实时建模。验证结果表明,高纬度地区VTEC拟合精度优于低纬度地区,Kriging内插估计和多项式模型结果的拟合内符合精度明显优于球冠谐函数模型和低阶球谐函数模型。但多项式拟合的格网,其方差则存在明显的边际效应,拟合区域中央精度较高,区域边缘地带精度明显下降;Kriging算法估计的格网点VTEC方差更符合实际情况,穿刺点多的地方,格网点精度较高。     

利用半参数核估计的电离层建模新方法

目前区域电离层延迟建模中,较少顾及单层模型薄层高度假设误差、投影函数选择误差、差分码估计偏差以及数学公式的模型化误差等,为了削弱这些误差对解算精度的影响,将半参数模型引入到电离层球谐函数建模中,利用半参数核估计方法,解算误差分量和球谐函数系数,并将解算结果代入区域4阶电离层球谐函数计算建模区域内电离层总电子含量(total electron content, TEC)。选取欧洲大陆区域的国际GNSS服务组织(international global navigation satellite system service, IGS)测站,分别对太阳活动低年和太阳活动高年的观测数据进行电离层建模,并采用半参数核估计法与传统最小二乘法进行建模精度的对比与分析。实验结果表明：太阳活动低年,以欧洲定轨中心发布的电离层TEC为参考,利用半参数核估计法的区域电离层建模相比于最小二乘,其精度提高了12.2%～19.0%,以IGS发布的电离层TEC为参考,其精度提高了8.3%～13.6%;太阳活动高年,利用半参数核估计法进行电离层建模相较于最小二乘法精度相当。     

基于重庆CORS的水汽电离层实时监测方法研究及平台构建

研究了基于精密单点定位(PPP)的大气可降水量(PWV)反演方法及基于像素基的三维电离层层析方法,结合重庆CORS及IGS实时服务产品(RTS)构建了区域水汽电离层监测平台,平台可实时提供高时空分辨率的水汽二维、电离层二维及三维产品,并实现了WEB在线发布.平台拓展了重庆CORS服务领域,对于监测短时突发的天气现象、研究电离层精细形态变化具有重要意义.      

基于实时Kalman滤波的电离层建模及精度分析

文中使用CORS实时数据,基于Kalman滤波建立区域电离层TEC球谐函数模型。使用CORS相位平滑伪距电离层观测值,逐历元滤波求解电离层模型参数,分离卫星与接收机硬件延迟,并应用于单双频PPP定位中。实验结果表明,区域电离层模型精度约为1.9 TECU,较IGS发布的电离层格网数据(GIM)提高58.8%;采用区域电离层模型改正后单频PPP定位精度约为0.2 m,较GIM提高60.3%;模型提供的高精度电离层改正信息能够有效提升双频PPP收敛速度及初始定位精度。     

基于球谐函数模型的电离层预报

据球谐函数模型系数的特点,采用ARMA(p,q)模型对球谐函数模型系数进行预报,由球谐函数模型计算电离层VTEC。提出了针对某一时刻球谐系数进行预报的方法,相比传统按照时刻顺序的预报,预报时间大大延长,预报精度也有所提高。试验结果表明,相比中高纬度地区,低纬度地区预报精度偏低,同时,一天中不同时刻预报结果有所差别,前半天的预报效果明显好于后半天。     

基于球谐函数建模的单站接收机硬件延迟算法

在电离层建模过程中,要想获取准确的电离层TEC信息,必须剔除硬件延迟的影响。利用4阶球谐函数建立单站电离层延迟模型,求解球谐函数系数的过程中解算硬件延迟值。在建模过程中针对单站模型卫星与接收机硬件延迟较难分离的问题,直接将广播星历中播发的TGD参数作为卫星硬件延迟,观测值采用载波相位平滑伪距,通过实验验证该方法的有效性。     

基于球谐函数区域电离层模型建立

利用GPS双频观测数据建立高精度、准实时的区域电离层总电子含量(TEC)模型是电离层研究的一个重要手段。文中探讨IGS观测站数据结合4阶球谐函数建立区域电离层格网模型的方法,并对硬件延迟(DCB)和TEC建模结果的可靠性进行分析,结果表明,DCB解算精度在0.4ns以内,TEC内外精度优于1.4TECU(1TECU=1016电子数/m2)和1.5TECU,满足导航定位中电离层改正的需要。     

中国区域电离层延迟改正模型建立方法的研究

电离层是影响卫星导航定位的主要误差源之一,建立电离层延迟改正模型对提高卫星导航定位的精度是十分必要的,本文采用球谐函数对中国区域电离层延迟改正模型的建立进行了研究,并分析了模型的精度。     

单站区域电离层TEC建模及精度分析

为了分析单站区域电离层总电子含量(total electron content,TEC)模型的适用范围和精度,基于2～15阶次球谐函数,分别建立了欧洲区域16个单站区域电离层TEC模型,生成了区域格网TEC,并与欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)、...     

利用球冠谐函数和时间序列分析预报南极地区电离层

利用球冠谐函数和时间序列分析实现了南极地区电离层预报。首先,通过南极地区的GPS实测数据提取高精度的电离层总电子含量,并建立了极区球冠谐函数模型;然后,对不同时间段形成的模型系数时间序列进行了谱分析得到周期项,利用傅里叶三角级数拟合并预报趋势项;最后,利用时间序列分析理论中的ARMA(p,q)模型对剔除了趋势项的随机信号部分进行预报。结果表明,一天内电离层预报精度在1TECU,三天内在1.5TECU。     

ARIMA模型在电离层TEC预报中的应用

电离层电子总含量的确定是影响全球定位系统定位精度一个很重要的因素,目前针对电离层建立不少的模型。文中提出运用时间序列理论中的ARIMA模型对电离层进行预报,并利用数据进行计算分析,结果表明该模型适合电离层电子总含量的预报。     

联合SAR相位和振幅信息校正电离层延迟相位

电离层延迟是合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)的误差源之一,对长波段SAR数据影响尤为严重。文中提出联合SAR相位和振幅信息精确测量方位向偏移,并基于方位向偏移构建模型校正DInSAR电离层延迟相位。选取覆盖2008年汶川地震的ALOS PALSAR(轨道号471)同震干涉对为实验数据,进行电离层延迟校正实验和精度分析。结果表明,实验同震干涉对中电离层贡献相位达17rad,对应约32cm的视线向形变误差,经过校正后地震远场形变均方根减小59%。对比传统方法校正结果,所提方法可有效提高电离层延迟相位校正精度。     

基于Argo浮标和EOF建立区域海水三维声速场的方法

本文提出了一种利用Argo浮标数据和经验正交函数(EOF)建立区域海水三维声速场的方法。利用局部区域内的Argo观测数据对该方法进行了验证,利用少量Argo浮标数据即可建立精度较高的三维海水声速场模型,预测区域内任意剖面的中误差在1 m/s左右。     

利用模拟退火算法反演多波束测量声速剖面

针对多波束测量声速剖面站点布设密度不够而引起的声速剖面代表性误差问题,提出一种利用模拟退火算法反演声速剖面的方法。首先,对测区已有声速剖面序列进行经验正交函数（empirical orthogonal function,EOF）分析,利用声速扰动矩阵和前几阶EOF求得EOF重构系数及其变化范围。其次,采用模拟退火算法对EOF重构系数进行迭代优化,以多波束测得的海底地形畸变量大小为依据构建目标函数,并设定合理的退火控制参数。最后,得到待反演区域的声速剖面数据。实例分析表明,该方法反演的声速剖面较时间就近原则选取的替代声速剖面更接近真实声速剖面,且利用反演声速剖面改正后的海底地形更接近真实地形,有效削弱了声速剖面代表性误差的影响,显著提高了多波束测量精度及数据处理效率。     

利用卫星红外高光谱资料反演大气甲烷浓度垂直廓线

基于欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)大气廓线库和RTTOV9.3辐射传输正向模式,探讨了大气CH₄混合比浓度垂直廓线和柱总量的经验正交函数(EOF)反演方法,并利用地基傅里叶热红外光谱仪(FTS)观测数据和红外EOSAQUA卫星的大气红外传感器(AIRS)实际观测资料进行反演实验和验证。并且与地基傅里叶热红外光谱仪(FTS)观测结果相比,300hPa以下EOF模型反演的CH₄混合比均方根相对误差小于AIRS的CH₄产品,CH₄柱总量的相对误差也小于AIRS产品。与AIRS的CH₄产品相比,EOF模型反演的CH₄混合比廓线相关系数为0.97,均方根相对误差小于2.5%。验证结果表明EOF模型可以为物理反演提供很好的初始值,由于其稳定且运算更快捷,在业务化运行方面具有很大应用前景。     

广域差分的全矢量法

针对广域差分改正矢量的组成元素集之一的电离层模型参数集,分别用Klobuchar模型和Georgiadou模型进行了分析和比较,详细推演了广域差分改正矢量估计的全矢量法.在统一的数学模型中给出了统一解算卫星星历误差、卫星钟差和广域差分基准站时钟误差的计算公式;对理想状态下的模型参数、基准站和跟踪的卫星的数量关系进行了探讨.     

基于小波分解的多窗口图像融合

提出了一种基于小波分解的多窗口图像融合方法,通过对不同分解层的图像采用不同大小的窗口进行处理,得到了较单窗口图像融合方法效果更佳的融合图像.     

基于几何约束和目标检测的室内动态SLAM

针对即时定位与地图构建(SLAM)在室内动态环境下定位精度低和地图效果差的问题,提出一种基于几何约束和目标检测的室内动态SLAM方法. 使用目标检测网络获取语义信息,提出运动物体漏检的方法;根据先验知识,提出准确识别动态区域的信息判定方法;结合几何约束和深度学习方法剔除动态点,利用静态点估计相机位姿;根据存储信息构建可闭环的静态地图. 在TUM数据集上进行实验,定位精度比ORB-SLAM2提高97.5%,相较于其他动态SLAM可取得更好的性能. 在室内真实环境进行实验,构建的静态地图更准确,有效提高了室内动态SLAM的定位精度和地图效果.      

结合BM3D和多级非线性加权平均中值滤波的遥感影像混合噪声去噪方法

提出了一种基于三维块匹配（BM3D）和多级非线性加权平均中值滤波的遥感影像混合噪声去噪方法，使用coief3小波和sym2小波替换传统三维块匹配算法中的bior1.5和hear参数，将三维块匹配算法和多级非线性加权平均中值滤波相结合以提高算法对混合噪声的去噪能力。进行一个仿真对比试验和一个真实遥感影像去噪试验，试验表明，本文提出的方法在遥感影像混合噪声去噪方面效果要优于传统混合噪声去噪方法。     

NeQuick2电离层改正模型的性能评估

NeQuick2电离层改正模型是在NeQuick1模型基础上改进而来的。利用GPS实测观测值在不同卫星截止高度角情况下获得的斜路径总电子含量作为参考,对该电离层模型性能进行评价,并与常用的国际参考电离层和Klobuchar电离层模型进行比较。结果表明,NeQuick2模型获得的斜向总电子含量与实测差值的标准差保持在15TECU以内,其稳定性显著优于国际参考电离层和Klobuchar模型。