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。     

海上广域差分GPS定位试验与精度分析

一、引言在海洋上,人们无法利用传统的大地测量方法均匀地布设大地测量控制点以建立海洋测绘需要的参考基准,因此常规的海洋大地测量采用天文测量方法、无线电导航方法测定船的位置,或在近海海底布设定位标志,用声纳定位技术测定船的位置。但上述常规的海洋大地测量方...     

夯实测绘地理信息服务的基石——江西省基础测绘工作发展侧记

<正>快速推进,江西测绘基准迈向现代化测绘基准体系是国民经济、社会发展和国防建设的重要基础设施。近年来,江西省测绘基准体系不断完善,大地测量控制网的布设方式发生了根本性的变化,从原来的天文大地测量布网方式全面转变为使用卫星定位技术布网。1.江西省现代大地基准完善启动江西省现代大地基准完善项目,在国家现代测绘基准体系的基础上,利用大地测量的高新技术手段,在江西省原有的平面资料、高程资料、重力资料等传统测绘成果的基础上,通过改造、新建和复测等途径,按照统一规     

海洋测绘前沿技术及应用研究

无论是沿海智慧城市建设,还是智慧海岸带建设,都需要通过海洋测绘提供基础数据.海洋测绘前沿技术包括海洋大地测量、海洋导航定位技术等.海洋测绘的应用主要在海岸带生态修复、环境保护与海洋预警减灾系统、陆海统筹与用地用海分类、海域管理、海洋国土空间规划与生态治理、航道整治工程测量、码头、航道、锚地等工程测量、海底管线路由调查、...     

海洋时空基准网的进展与趋势

全球时空基准网是获取地球时空信息的基础设施，它包括地基时空基准网、空间时空基准网和海洋时空基准网3个部分，其中海洋时空基准网的建设尚属起步阶段。先就海洋时空基准网的概念及内涵进行了分析，并从海洋定位导航基准、高精度海洋水平及垂直定位基准等角度介绍并分析了其发展现状及未来趋势。海洋时空基准网的主要构建方式是综合运用GNSS（Global Navigation Satellite System）卫星定位、水下声学定位以及压力传感器等技术将全球统一的时空基准传递到海洋表层、内部和底部。它的建设在我国还属于空白，故需结合国情、配合国家战略规划大力推进；指出当前全球和各国海洋环境监测的需求普遍甚旺，而现有海洋环境监测网多为局域网络，未与时空基准网融合，故海洋环境缓变或快变的时空位置不清楚或不精确，因此，将海洋时空基准网与海洋环境监测网融合起来建设，实现效益、效率和功能的互补提升，显得尤为重要和紧迫。在此基础上还认为，融合后的海洋时空基准网与环境监测网加上通信和数据交换功能，以实现海洋环境精准监测并进行海洋信息传输的目的，进而逐渐推进以形成具有时空位置属性的全球性海洋环境感知认知网络，即为海洋物联网。进一步探讨设想:将海洋物联网与海底通信光缆链接起来，同时通过海面浮标观测舱与通信卫星链接起来，就构成了有时空位置属性的海洋互联网。最后认为，我国应加快建立以中国周边海域为主的精密动态海洋时空基准和环境监测网，并通过国际合作开展全球性海洋时空基准与环境监测网的布设。     

我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望

领海是国家主权的重要组成部分,国家空间基准和位置服务应该覆盖陆地和海洋。以2000国家大地坐标系和2000国家重力基准为代表,我国已在陆地建成了较为完善的大地测量基准。然而,现有国家空间基准和重力基准未能有效覆盖海洋,海洋大地测量基准和海洋导航技术已严重滞后于国家社会经济发展新形势和国防战略需求。本文主要论述了我国海洋大地测量基准与海洋导航技术的研究现状,梳理了我国海洋大地测量基准所涉及的关键技术,分析了近期及未来我国自主发展海洋大地测量基准与海洋导航技术的主要方向。     

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。     

中国大地测量研究进展(2019-2023)EI北大核心CSCD

2023年7月11日至2023年7月20日,第28届国际大地测量学和地球物理学联合会(The International Union of Geodesy and Geophysics,IUGG)大会在德国柏林举行。按照IUGG传统,国际大地测量协会中国委员会(CNC-IAG)组织国内十余家单位编写了“中国大地测量国家报告(2019—2023)”,分别总结了2019至2023年4年期间的中国大地测量各分支学科研究进展。本文主要归纳和总结了中国大地测量学科近几年的整体进展,侧重各领域代表性研究进展,主要内容包括基准框架、综合PNT与弹性PNT、重力场与垂直基准、GNSS精密产品、多源传感器组合导航和海洋大地测量6个研究方向。此外,结合国际大地测量及相关交叉学科的发展趋势,对我国大地测量学科未来发展提出了几点建议。     

工业摄影测量技术在核岛三维控制网建立中的应用

论述工业摄影测量技术在核岛安装三维控制网建立中的应用,为满足核岛设备安装定位高精度设计要求,须建立核岛精密三维控制网,获取设备安装定位测量基准坐标信息.采用工业近景摄影测量技术对分布于设备房间的基准点多角度、多位置拍摄,利用专用测量软件对高清影像处理与平差,获取各基准点空间坐标.通过工业摄影测量技术实现核岛三维控制网的网型布设、点位观测、数据处理,提高测量精度,提升施工效率,满足核岛设备安装定位测量需求.     

基于GPS卫星跟踪站的高精度单机定位精度分析

本文根据海洋８６３课题要求,就建立海陆一体大地测量控制网的基准选择、扩网方案等问题进行了探讨,并以陆地实际测量数据按所确定方案进行了数据处理和精度分析,提出适合目前条件下的海陆一体建网的作业方案。     

海底大地测量控制网研究进展综述

高精度的海底大地测量控制网是数字海洋和水下网络中心战的基础设施之一,而现阶段我国海底控制网的建设和研究几乎为空白。为自主建立我国高精度的海底大地测量控制网,本文借鉴发达国家的经验,结合国外海底控制网的发展与研究现状,系统介绍了GNSS/Acoustic系统的组成及发展;详细梳理了数据处理中的关键技术,分析了影响海底控制点精度的因素和控制点定位精度;结合我国现状,建议加紧开展我国海底控制网的建设与研究。     

GNSS/声学联合定位的自适应滤波算法

海底控制点布设是构建海洋时空基准的重要环节,而可靠的海洋基准定位模型及方法又是实现高精度海底控制点布设的前提和基础。应用广泛的走航船测量方式兼具灵活性和可控性,但载体异常扰动影响不可避免,易导致海底控制点联合定位模型解算失真。针对这一问题,本文提出一种基于自适应选权滤波的GNSS/声学联合解算方法。首先推导了统一海面及水下观测过程的GNSS/声学联合定位数学模型;然后研究了在联合模型的自适应滤波解算中对载体异常扰动的判别标准,给出了各状态参数自适应因子的构造方法;最后通过仿真和实测数据进行了试验验证。结果表明:引入自适应滤波算法后,能有效改善状态扰动对GNSS/声学联合定位的异常影响,提升其定位稳定性及定位精度;当分别对各类状态参数的自适应因子进行合理构造后,滤波效果可达最佳。     

全球海底地形精细建模进展与发展趋势

精细的海底地形模型在海底板块构造运动、水下载体航行保障、海洋资源勘探等方面具有重要作用。回顾国内外海底地形探测技术和模型构建的发展,讨论当前全球海底地形精细建模的研究现状和面临的主要挑战,总结今后全球海底地形精细建模的发展趋势,认为基于卫星测高技术的海洋重力场反演仍是未来全球海底地形精细建模的主要技术手段,并且新体制测高卫星如双星跟飞测高和SWOT(surface water ocean topography)二维海面高测量任务将为进一步提升海洋重力场以及海底地形模型精度提供数据源,结合地形复杂度优化海底地形反演理论方法有望带来理论创新,探索人工智能技术用于海底地形精细建模值得关注。     

综合PNT场景增强系统研究进展及发展趋势

定位导航授时（positioning navigation and timing,PNT）是国家重要战略基础设施,目前中国已经建立了完善的北斗天基增强系统、地基增强系统、低轨增强系统,室内外定位技术蓬勃发展,但声光电磁等多种定位技术手段在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）拒止环境受到诸多限制,在深空、深地、深海三深空间综合PNT依然面临许多困难。近年来,数字孪生、实景三维等战略逐渐落地,三维场景为提高综合PNT的完好性、连续性、可用性提供了新的机遇。对综合PNT场景增强国内外技术现状进行了系统梳理,总结了综合PNT场景增强系统面临的挑战,阐述了综合PNT场景增强系统建设主体、服务层次、系统架构等基本框架,展望未来中国的综合PNT体系是以北斗PNT为核心,天基增强、地基增强、低轨增强、场景增强多源信息集成的服务于全空间的综合PNT智能服务体系。     

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.     

加权最小二乘估计的多波束声强数据归一化方法

高质量的海底声强图是多波束海底底质分类的基础。在系统分析了多波束声强图像中沿测船航迹灰度异常值和区域性明暗差异成因的基础上,提出了基于加权最小二乘估计的多波束声强数据归一化方法。实例计算结果表明:该方法在不损失原有强度变化信息的基础上,有效地抑制了声强图中灰度异常值对海底底质分类的影响,提高了区域底质分类的质量。     

Review of Doppler satellite positioning in Canada

Canada has recently faced two geodetic problems. Existing control on land must be rapidly upraged for resource development and for the coming redefinition of North American networks. Geodetic methods of managing territorial and lease boundaries in the offshore region are required. A series of developments in Doppler Satellite techniques begun in 1968 have contributed to the solution of both these problems. Today these developments have resulted in a Canadian-made receiver, permanent Canadian tracking stations, a primary geodetic network of about 200 Doppler points, major Doppler processing software systems, and the routine use of Doppler points, major Doppler processing software systems, and the routine use of Doppler positioning for land surveying, drill rig positioning and precise navigation. The accuracy of Doppler positioning has been improved from 100 m in 1968 to better than 1 m in 1975. These developments have applications in other nations than Canada.