浅谈卫星通信在海洋渔业生产中的普及应用和发展

<正>卫星通信技术在20世纪90年代初被应用于海洋渔业船舶定位导航,在此之前,渔业船舶配备的航行定位设备定位速度慢且定位误差较大。全球卫星定位导航仪(GPS)应用到渔业船舶上后,系统能够自动定位导航,功能齐全,在导航时不但能显示航点、航线、到达距离和到达时间,还具有偏航报警、到达报警等多种功能。GPS定位导航数据精     

基于GPS精密单点定位技术的水深测量

首先阐述了水深测量的两种作业模式：传统人工验潮水深测量和GPS无验潮水深测量,对两种作业方式作了简单的比较。简要介绍了GPS精密单点定位（PPP）的基本原理,给出了GPS无验潮水深测量数学模型。然后,针对传统水深测量作业模式的弊端,提出采用GPS精密单点定位技术进行无验潮水深测量作业,并从静态和动态定位两个方面验证了PPP技术进行无验潮水深测量作业的可行性。     

基于多系统组合的PPP模糊度快速固定研究

探讨了组合多系统的精密单点定位(PPP),通过MGEX实测数据进行多系统PPP解算,分析了不同系统组合PPP定位精度和收敛速度,以及多系统组合对GPS模糊度首次固定时间的影响。实验结果表明,在静态和仿动态条件下,组合系统PPP的收敛速度和短时间定位精度明显优于单系统PPP,同时多系统组合PPP能够加快浮点模糊度收敛,缩短GPS PPP模糊度的首次固定时间。     

GPS测高技术在无验潮水深测量中的应用

应用双频GPS动态后处理高精度定位技术，建立了一套完整的GPS无验潮海洋深度测量作业模式，通过海上试验与传统作业模式作了数值分析比较，结果表明，该作业模式不仅无需验潮，而且能够有效消除传统作业模式中船只动态吃水和涌浪等因素对测量成果的影响，显著提高水深测量成果的精度。     

北海区MSAS单点定位精度分析

以青岛GPS标定站为参考,利用GetacZ710三防便携平板(含GPS接收器)对试验点采用单一GPS和启用MSAS辅助定位两种方式,采集多历元单点定位信息,获得试验点CGCS2000高斯投影平面坐标(x,y,h),对不同历元次数、不同采集方式、不同静态精密解算方法求取的坐标值进行分析与评价。研究表明,在北海区MSAS对GPS单点定位精准度具有一定增强效果,稳定性比较可靠。     

精密单点定位技术在海上工程中的应用

结合海上科研工程实践,对GPS精密单点定位模型及数据处理方法进行研究,并采取陆上静动态定位和海上动态定位试验进行了精密单点定位精度统计和分析。结果表明:在超出常规差分定位基线长度限制的广阔海域,采用精密单点定位技术可实现亚米级实时动态定位,为海上高精度实时动态定位应用提供了技术依据。     

沿海GPS业务观测在海底地震监测中的应用

以2011年日本Mw9.0级特大地震为例,对国家海洋局沿海GPS业务观测系统在海底地震监测中的应用进行了研究。采用自行研制的精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)软件,基于静态和动态模式,先提取GPS站点的瞬时地表同震位移和震后形变,再反演得到了震源方位、站点上空大气水汽的动态变化等信息。研究分析日本强震对沿海GPS站址的影响以及该系统对日本强震响应的灵敏性,揭示沿海GPS观测系统在海底地震监测及海啸预警中的作用,据此拓展了该系统的应用,为沿海GPS业务观测系统的运行、维护和业务拓展提供了科学依据。     

RS-HC3海洋全张量磁梯度系统及其应用

介绍了一套海洋全张量磁梯度系统,专门用于测量地球磁场三分量数据及张量磁力梯度数据,并实时采集设备的定位信息及姿态信息,以便于后续数据处理。系统由两组三分量磁力仪、惯导设备、GPS定位设备、温度/压力传感器等组成,特别适用于测量地磁场矢量空间的磁场变化率,在磁法勘探中的解释效果明显优于单探头标量测量和三探头标量梯度测量。     

基于GPRS/GPS的海上移动目标监测系统设计

提出了一种运用GPRS/GPS技术实现海上移动目标监控及位置测量的系统设计方案,介绍了监测系统的结构组成及工作原理,阐述了系统嵌入式平台搭建、GPS定位数据获取以及利用GPRS无线通信技术实现远距离数据传输的方案设计与实现,并提出了对海上移动目标异常状况的判断和处理方法。该方案能够满足海上移动目标远程监控及位置测量的要求,并可以有效地降低成本,便于在实际中进行推广和应用。     

HSD—001型实时差分GPS动态测量定位系统

HSD—001型实时差分GPS海上动态测量定位系统,于1992年8月通过部级鉴定。该系统首先将GPS实用于海上动态定位,定位精度坐标差分方差为±4m,伪距差分为±2～3m。该系统在海洋测量、海上工程勘察、海洋石油开采、海洋矿藏开发,以及陆地高精度GPS动态测量诸方面,均有着广阔的应用前景。1993年海军将该系统批量装备海测部队,并将在南沙和黄海大陆架测量中发挥重要作用。     

GPS positioning accuracy using precise real‐time ephemeris and clock correction

Global positioning system (GPS) has found applications in various areas including marine geodesy. GPS positioning accuracy, however, is greatly degraded by GPS ephemeris and clock errors, particularly errors due to Selective Availability (SA). Thus, it is crucial to use precise ephemeris and clock corrections for users who require high position accuracy. Presently, precise ephemeris and clock corrections are available only in post‐mission. This paper investigates the generation of precise real‐time ephemeris and clock corrections and the positioning accuracy using them. In this research, precise real‐time ephemeris is generated from accurate dynamic orbit prediction and clock corrections are calculated using instantaneous GPS measurements. Numerical analysis using data from an actual GPS tracking network is performed that indicates use of precise ephemeris and clock corrections can improve the positioning accuracy to the one meter level. This accuracy is attainable in real‐time as the precise real‐time ephemeris and clock corrections become available in the future.     

RTK GPS在海岸工程中的应用

随着GPS技术的发展，具有RTK功能的GPS接收机不但在平面位置上可以达到厘束级，而且以WGS84为参考椭球的垂直高程也可以达到厘束级，因而被广泛地应用于海岸带测量中。本文介绍了RTKGPS在海域勘界、无验潮模式水深测量方面的一些具体应用。     

一种简易的潜标辅助寻标定位系统

介绍一种自主研发的、结合GPS定位和水声测距于一体的潜标自动搜寻定位系统。系统由安装于搜索船只上的全球定位系统GPS接收机、水声释放器甲板单元、综合信号接收处理单元(由计算机组成),以及集成于潜标系统水声释放器上的水声应答系统组成。利用GPS定位原理,将GPS测得的定位信息,与水声测距技术相结合,实现潜标系统的空间定位,为潜标系统的可靠回收提供技术保障。     

基于ADS40的海岛航空影像空中三角测量精度分析

利用ADS40线阵数字相机获取的影像,选取典型岛屿区域,分别采用了基站差分无控制点参与平差计算、基站差分有控制点参与平差计算、精密单点定位无控制点参与平差计算和精密单点定位有控制点参与平差计算四种方案进行试验和精度分析,得出了试验结论。     

Accuracy assessment of GPS/Acoustic positioning using a Seafloor Acoustic Transponder System

The accuracy of GPS/Acoustic positioning is crucial for monitoring seafloor crustal deformation. However, the slant range residual is currently the only indicator used to evaluate the precision of positioning seafloor transponders. This study employs a unique Seafloor Acoustic Transponder System (SATS) to evaluate the accuracy of GPS/Acoustic seafloor positioning. The SATS has three transponders and an attitude sensor in a single unit, which provides true lengths of transponder baselines and true attitude of the SATS to ensure assessment reliability and validity. The proposed approach was tested through a GPS/Acoustic experiment, in which an off-the-shelf acoustic system was used to collect range measurements. Using GPS/Acoustic geodetic observations, the positions of three transponders on the SATS were estimated by an optimization technique combined with ray-tracing calculations. The accuracy of the GPS/Acoustic seafloor positioning is assessed by comparing the true baselines and attitude with the results derived from the position estimates of the three transponders. A sensitivity analysis is conducted to investigate the robustness of the GPS/Acoustic positioning results to changes of sound speed. Experimental results demonstrate that the use of the SATS can help to assess the validity of the GPS and acoustic travel time measurements in the GPS/Acoustic seafloor positioning.     

基于ROV的近海底地形测量及其在马努斯盆地热液区的应用

针对重点的特殊深海研究区（如热液冷泉、洋中脊区域）,在船载多波束数据获得研究区大面积地形资料的基础上,有必要选取典型深海小靶区进行高分辨率地形测量为进一步深入研究提供保障。根据船载多波束实测数据选取PACMANUS热液区作为靶区,基于长基线定位,利用“发现”ROV搭载多波束系统进行近海底全覆盖地形测量。结果表明,依托于船动力定位系统及差分GPS,长基线为ROV提供了可靠的高精度定位,使得近海底测量的地形数据分辨率数倍优于船载多波束测得的地形数据的分辨率。高分辨率地形清晰的显示了PACMANUS热液区锥形丘体等特殊微地形,与已发现的热液点和火山区有很好的对应。进一步分析发现,该区域活动的热液区主要发育于坡度大于30°斜坡上的地形突变区,其成因仍需深入研究。利用ROV搭载多波束近底测量是获取深海小靶区高分辨率地形的可靠途径和方法,有利于提高深海海底研究的针对性,将促进我国深海科学研究的发展。     

Combined Sea Surface Determination Based on Various Geometric and Dynamic Techniques

Abstract

The combined use of Global Positioning System (GPS) differential positioning as well as ERS‐1 altimeter data is considered in implementing geodetic vertical datums and their unification. The article describes concepts, techniques, practical realization, and associated questions and problems. Particular aspects in view of small sea surface perturbations in offshore areas in determining sea surface components (variable and steady state) are discussed. The combinations of tide gauge data with altimetry and (mainly) GPS positioning for geodetic purposes are discussed in detail. Special attention is devoted to the associated reference systems as well as to the combination of dynamic (level and nonlevel surfaces) with geometric quantities. The discussion is based on a specific ERS‐1 project supported by the National Science Foundation. Implications and practical impact of the project are outlined.     

GPS测速精度分析与应用

全球定位系统(GPS)技术的出现,为速度测量提供了新的手段。基于GPS测速的基本原理,采用单点定位模式、无线电信标/差分GPS模式和GPS RTK模式,研究了不同模式下速度测量的方法和精度概况,重点分析了GPS RTK模式下的测速精度,并对高精度速度测量应用提出了建议。     

2011年日本Mw 9.0级地震的GPS响应研究

2011年3月11日日本宫城县以东太平洋海域发生Mw9.0级特大地震,造成了地表的严重错位并引发海啸。文中利用位于日本及周边国家的IGS站和国家海洋局GPS业务站观测数据,采用作者研制的精密单点定位(PPP)软件UniP,对此次地震的GPS数据响应进行了研究。结果表明:(1)GPS观测数据能清晰、连续地记录震时地表形变的过程,我国CHAN,NCST等站点水平方向的震时最大位移在10 cm以内,高程方向的震时最大位移在15 cm以内,且形变以可恢复性的弹性形变为主。(2)我国距震中较远,受此次日本地震的影响较小,且大部分站点是在东坐标方向出现不同程度的震后永久性位移。其中CHAN站点的震后位移最为明显,东向形变量为(1.8±0.11)cm;NCST、NLHT站点次之,东向形变量分别为(1.1±0.26)cm和(1.0±0.18)cm。(3)地震波传输到国家海洋局GPS业务站NCST、NLHT等的时间约为10 min,比海啸在深海的传播速度快约14倍,可为海啸预警提供所需的时间差。这些结果显示出GPS能够为地震监测和动力学特征研究提供有价值的基础资料,也表明中国沿海GPS业务观测系统在海底地震监测、海啸预警服务中的应用潜力。