一种基于GPS/BDS观测值的抗多路径误差导航定位算法

提出一种抑制卫星导航定位中多路径误差的算法,采用双卫星系统GPS/BDS的伪距和多普勒观测值,增加了观测值数据的有效性,结合抗差自适应卡尔曼滤波模型,减弱了城市稠密建筑中卫星导航定位多路径误差对定位的影响。城市车载实验结果显示,与GPS单系统伪距定位相比,采用GPS/BDS伪距定位,点位精度由4.9 m提高到4.3 m;采用本文算法,点位精度进一步提高到3.4 m,验证了本文算法的有效性。     

EOP预报误差对自主定轨结果影响分析

对地球定向参数的预报误差变化趋势和地球定向参数预报误差对自主定轨生成星历影响及由此给定位产生的影响的分析结果表明：地球定向参数预报误差对长期（110天）自主定轨轨道的径向误差和卫星钟差几乎没有影响,主要影响水平方向（切向和法向）误差,并且这种影响呈现一定的周期性,由此给定位带来的误差影响主要在东西方向和南北方向。     

GRACE-FO卫星非差运动学精密定轨及精度分析

在详细分析非差运动学精密定轨原理和步骤基础上,采用平滑卡尔曼滤波算法,通过自主研发的精密定轨软件对GRACE-FO卫星进行非差运动学精密定轨。结果表明,与官方科学轨道相比,平滑滤波不仅能提高定轨开始阶段的精度,而且整体上定轨精度也得到提升,GRACE-FO C星轨道残差为2～4 cm, GRACE-FO D星轨道残差为3～5 cm。     

星载单频GPS实时精密定轨模型研究

采用星载单频GPS伪距和相位观测数据，构建单频伪距相位无电离层组合(GRAPHIC)消除电离层延迟误差的影响，同时建立伪模糊度参数随机模型，吸收广播星历中的轨道和钟差误差。对国内外8颗低轨卫星星载GPS实测数据进行单频实时定轨模拟解算，结果表明，使用GRAPHIC组合作为主要观测值，实时定轨位置精度达到0.44~0.55 m，速度精度达到0.37~0.63 mm/s，相比于传统的基于双频伪距观测值的实时定轨方式，定轨精度提升40%左右。根据本文星载单频GPS定轨模型和算法，仅使用低成本的单频GPS观测即可以实现低轨卫星高精度实时定轨。     

固体潮观测资料平滑处理方法的研究

固体潮观测数据在进行各种分析之前,需进行平滑处理以便消除各种突跳及错误数据。常用的平滑方法有Lecolazet数字滤波法和Nakai方法。本文讨论了各种方法的特点及存在问题。为了经济、快速而又有效地平滑数据,提出如下建议:对于高精度的观测数据,通常使用数字滤波法处理即可;在少数情况下,数据中出现连续错数,这时可取卅天为时间间隔,在上述滤波法平滑的基础上,分段对数据进行调和分析,如果某几段调和分析的误差较大,那末再进一步对这些数据段用Nakai法进行平滑处理。     

基于非监督分类和图优化的GNSS多路径误差削弱方法

基于城市环境下采集的多系统GNSS数据研究非监督分类算法和图优化(factor graph optimization, FGO)算法对多路径误差的抑制能力。伪距单点定位(single point positioning, SPP)结果表明,基于K-means⁺⁺的非监督分类算法进行多路径信号分离时,在N、E、U方向的定位精度分别为3.61 m、2.90 m、8.14 m,较传统算法分别提升53.18%、55.18%、44.96%。图优化方法利用伪距和多普勒约束因子进行最优估计,在N、E、U方向的定位精度分别为0.94 m、1.34 m、2.78 m,精度分别提升82.1%、78.5%、82.0%。图优化算法对城市环境下GNSS定位的多路径误差抑制具有显著效果,可用于GNSS精密定位预处理阶段的异常卫星剔除和精确坐标初值获取,提高城市环境下GNSS定位性能。     

基于非监督分类和图优化的GNSS多路径误差削弱方法北大核心CSCD

基于城市环境下采集的多系统GNSS数据研究非监督分类算法和图优化(factor graph optimization,FGO)算法对多路径误差的抑制能力。伪距单点定位(single point positioning,SPP)结果表明,基于K-means++的非监督分类算法进行多路径信号分离时,在N、E、U方向的定位精度分别为3.61 m、2.90 m、8.14 m,较传统算法分别提升53.18%、55.18%、44.96%。图优化方法利用伪距和多普勒约束因子进行最优估计,在N、E、U方向的定位精度分别为0.94 m、1.34 m、2.78 m,精度分别提升82.1%、78.5%、82.0%。图优化算法对城市环境下GNSS定位的多路径误差抑制具有显著效果,可用于GNSS精密定位预处理阶段的异常卫星剔除和精确坐标初值获取,提高城市环境下GNSS定位性能。     

Android智能手机星间单差法伪距平滑算法研究

受到手机芯片和天线等影响,智能手机原始伪距观测值的噪声较大,同时受多路径影响严重,导致手机定位不准确、轨迹不平滑。针对上述问题,提出一种星间差载波相位平滑伪距、星间差多普勒平滑伪距和星间差速度约束自适应切换滤波定位算法,可充分发挥相位和多普勒观测值的作用,提高伪距观测值的精度并减少平滑伪距噪声。在静态和动态环境中分别对单频和双频智能手机定位性能进行分析。结果表明,双频定位效果优于单频,星间差速度约束自适应切换滤波定位算法最优。与抗差伪距法相比,静态环境下小米8在水平和高程方向上的精度分别提升1.49 m和1.38 m,华为P40分别提升2.11 m和1.53 m;动态环境下小米8在水平和高程方向上的精度分别提升1.75 m和1.25 m,华为P40分别提升2.58 m和1.85 m。     

基于增强现实的三维建筑物模型移动可视化系统

针对传统虚拟现实的三维数据可视化存在专业性强、交互复杂、不够直观等局限问题,以户外三维建筑物为研究对象,构建了测绘的定位定姿技术与计算机视觉的边缘跟踪技术相结合的增强现实混合跟踪技术,建立了基于增强现实的三维建筑物模型移动可视化系统。在大范围数据采集基础上的三维模型数据增量更新模式中,应用本系统开展外业核查,验证了技术的可行性。     

单频GPS/GLONASS组合单点定位的精度评估

利用单频伪距观测值和广播星历数据,比较不同观测值权值下GPS/GLONASS组合单点定位的结果,并讨论大气误差对组合单点定位精度的影响。利用最小二乘和卡尔曼滤波两种算法进行单点定位计算,结果表明,组合定位单历元平面位置解精度优于2.5 m,高程方向精度优于4.5 m,24小时解3个坐标分量精度均优于1 m,对于该两种算法,组合定位与单独GPS定位相比精度均有不同程度的提高。     

基于DCT-PLS算法的MODIS LST缺值填补方法研究

受云层、传感器误差等因素影响,中分辨率成像光谱仪（MODIS）获取的地表温度产品（LST）在时间和空间上存在大量缺失数据,严重影响了基于时间序列数据的分析与应用。本文引进一种基于离散余弦变换与惩罚最小二乘的多维数据快速平滑方法（DCT-PLS）,利用数据集自身的时间和空间信息填补缺值。本文在粤港澳大湾区开展实证研究,将DCT-PLS算法用于填补该地区2001年1月—2017年12月的月值MODIS LST数据缺值,并引入人工模拟缺值对算法进行误差分析与精度验证。算法误差分析结果表明,填补误差主要来源于三维算法对数据集中有偏LST时间信息的使用,并因此产生显著高估或低估的填补结果。基于此,本文提出了利用MODIS LST数据集自身时间序列信息自动计算获取有效辅助LST信息的优化策略,从而实现填补算法计算效率和精度的提升：平均计算时间从12.0 s提高至1.7 s,平均R从0.94提高至0.97,平均RMSE从1.94 K提高至0.74 K（相较于三维算法）。在大湾区的填补结果表明（日间结果：R=0.98、RMSE=0.79 K;夜间结果：R=0.99、RMSE=0.56 K）,优化后的DCT-PLS算法可以快速鲁棒地填补MODIS LST月值数据产品中的缺值,并且具有稳定性强、不依赖外部数据集的计算特性,能够适应长时间序列MODIS LST缺值填补。     

一种GNSS定位结果质量评价指标

由于单一指标或将多种指标简单结合无法有效表征GNSS定位结果的质量,提出一种综合评价指标。该指标对观测数据质量指标、GNSS定位处理算法特征数据进行归一化处理,利用变异系数定权方法,将多种指标进行线性组合,所得到的新指标即为综合评价指标。新指标数值越小,表明结果质量越好。实测数据验证表明,新指标是一种有效的定位结果质量评价指标,可服务于工程实践,同时可为GNSS定位结果质量评估提供新思路。     

长距离单历元非差网络RTK方法

研究长距离网络RTK参考站整周模糊度单历元解算算法和区域误差非差改正数的计算方法,并介绍流动站整周模糊度的单历元解算方法,最后使用实测数据进行算法实验。实验表明,该方法可以利用非差误差改正数实现长距离网络RTK流动站的单历元cm级定位。     

一种冲击噪声中波达方向估计的有效算法

基于空间平滑技术和矩阵重构技术,提出了一种相干信源下波达方向估计的新算法。算法在非高斯冲击噪声下,能对波达方向进行有效地估计。与基于分数低阶矩算法以及基于分数低阶矩平滑算法相比较,新算法能在信噪比为-5dB时,提高40％的成功估计概率。信噪比为0dB-10dB时,成功概率大约提高20％,且均方根误差被降低近20％-50％。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

一种顾及有色噪声的四星座GNSS动态导航滤波算法

经典Kalman滤波要求噪声是高斯白噪声,而动态GNSS定位的观测误差和状态预测误差往往是有色噪声。本文提出一种简便的有色噪声函数模型拟合滤波算法,采用前面历元的观测残差和状态残差建立有色噪声模型,削弱有色噪声对动态导航解算的影响。采用四星座GNSS接收机观测数据进行动态导航实验,结果表明,顾及有色噪声的动态导航滤波算法比未顾及有色噪声的经典Kalman滤波算法定位精度更高,三维位置精度提升9%以上。     

变异系数赋权法确定GNSS系统硬件延迟

采用平均实时去噪分离方法处理相位平滑伪距数据,研究GNSS系统硬件延迟估计的随机模型。针对高度角定权、等精度定权等经验定权法参数估计不客观的问题,选取高度角平方和相位平滑值作为质量指标,提出变异系数赋权法,该方法能够顾及观测值的多种随机影响因素,具有较强的数学理论基础。实验结果表明：1）模型拟合精度与观测数据和测站位置有关,测站位置电离层周日变化越平稳、观测数据越充足,模型拟合精度越好;2）变异系数赋权法计算的模型拟合精度优于高度角定权法;3）在参数估计的精度和稳定性方面,变异系数赋权法优于高度角定权法,单天数据的解算精度提高0.2 ns。     

基于QSSP的震源破裂过程反演方法

在Qt平台上,基于QSSP软件,利用C⁺⁺进行地震破裂过程反演方法研究。采用按阶段反演的方法,第1阶段反演采用热浴算法进行全局搜索,先按断层区域的构造背景等初始条件对参数范围进行划取,在该范围内随机给定一组初始值开始迭代,使波形初步拟合避开局部最优解;第2阶段反演使用拟牛顿法进行快速收敛,提高波形拟合程度,迭代至目标函数小于误差条件时停止,输出满足误差条件的待解模型参数。为避免模型参数出现病态问题,使用拉普拉斯方程建立平滑矩阵并引入平滑因子对断层模型进行平滑约束。使用棋盘模型验证该方法的稳定性和可靠性。最后,将全国13个台站的重力数据积分后对2013-04-20芦山7.0级地震的破裂过程进行反演,并与其他研究结论进行对比分析。     

GPS单历元阻尼LAMBDA算法在水库形变监测中的应用

形变监测点近似坐标的概略精度指标为GPS单历元定位提供了有利条件,结合水库形变监测点形变特征,采用平滑处理方法,“GPS单历元阻尼LAMBDA算法”可用于静态形变测量．这就将以往的“静态监测模式”与“动态监测模式”统一为“动静态监测模式”。采用模拟实验和清江隔河岩大坝实测数据检验了“动静态模式”的有效性,结果表明：单历元定位精度优于2cm,两小时观测数据的平滑坐标可以达到3mm的定位精度。同时讨论了具有两个基准站的数据处理方法,比较了单基准站与双基准站对监测点定位精度的影响。     

Kriging插值和序贯高斯条件模拟算法的对比分析

本文对Kriging插值与序贯高斯条件模拟值的算法联系进行了推导,并将两种计算结果和原始数据的统计参数作了对比。结果表明,Monto-carlo方法求得的序贯高斯条件模拟值经数学变换后等同于已知数据和此前模拟数据共同参与的Kriging插值结果与一个随机偏差的和,该随机偏差的均值为0,方差为Kriging误差方差。最优性条件导致Kriging插值结果的方差较原始数据降低了1个Kriging误差方差,造成Kriging平滑效应,其空间变异函数值降低,但自协方差函数值不变。序贯高斯条件模拟避免了平滑效应,其方差、变异函数和自协方差函数均不变,而其模拟值的误差方差较Kriging误差方差增加了1倍,表明1次随机模拟值的误差比Kriging插值大。然而,多次随机模拟值的平均值与Kriging插值的地理制图效果近似,可以弥补局部估值误差大的不足。因此,在应用中,Kriging插值是提供局部最优估计的方法,但却低估了全局的空间变异。而序贯高斯条件模拟的优点,在于提供若干等可能概率的模拟结果以进行估值的不确定性评价,并再现全局的空间可变性。     

一种用于DEM数据认证与篡改定位的感知哈希算法

DEM数据作为重要的基础地理信息数据,其数据完整性问题不容忽视。基于DEM数据完整性认证的要求,以及相关认证算法的欠缺,本文运用感知哈希技术设计了一种DEM数据认证算法,并可实现篡改定位。因DEM数据具有数据量大、细节丰富的特点,首先对其进行规则格网划分,将其划分为互不重叠的格网单元;然后对格网单元数据进行DCT分解,提取数据的特征信息以生成特征向量矩阵,并对特征向量矩阵进行摘要化处理;随后,使用Logistic混沌系统对简化后的特征向量矩阵进行置乱;对置乱矩阵进行量化、编码后,便可生成感知哈希序列。在数据认证时,首先计算原始数据与待验证数据的高程相对中误差,再将二者的感知哈希序列进行归一化汉明距离度量,结合判定阈值,即可对DEM数据进行数据认证与篡改定位。该算法对DEM数据的格式转换、水印嵌入等攻击有较强的鲁棒性,对各类改变内容的操作具有敏感性,并可实现DEM数据微小篡改的识别与定位。与已有的DEM完整性认证方法相比,将DEM数据的"内容"作为完整性度量的重要标准,在具体应用中更具有实用价值。