测量机器人精密控制网误差分析

精密控制网测量中,气象因素对边长精度的影响不容忽视.文章针对测量机器人的主要误差来源,对影响精密控制网测量精度的主要因素进行分析:剖析了自动目标识别(ATR)的主要误差源,指出了ATR观测中应选择最佳观测条件以保证角度测量精度;结合实测数据详细分析了温度、气压、折光系数K对边长改正精度的影响,提出了在高精度测量中应精确测定气象因子和选择最佳观测时段测量的思路,并提出了利用三角高程网平差后高差求解各方向动态K值进行边长改正的方法,可有效提高边长改正的精度.最后实例验证了这些措施的可行性.     

海洋磁力测量垂直空间改正研究

利用两个实测的海洋地磁异常数据(磁异常剧烈变化和平缓变化),采用向上延拓的方法,通过对实际海洋磁异常的向上垂直空间变化的理论分析,研究了拖鱼位置的上下起伏对获得的磁异常精度的影响,提出了海洋磁力测量垂直空间改正的概念.计算分析表明,拖鱼位置的上下起伏对海洋磁力测量的精度有较大的影响,在进行数据处理时,必须进行垂直空间改正,将整个测区的磁异常改正到平均海面上.     

GB-SAR构建永久散射体网改正气象扰动方法

气象扰动对地基合成孔径雷达干涉测量技术的测量精度影响较大,选取合适的气象改正方法关系到测量结果的精度和可靠性。分析了常用的地基合成孔径雷达气象改正模型及方法,提出了一种利用永久散射体(permanent scatterers,PS)气象改正网的全场景气象改正方法,并将该技术应用到施工期的高危边坡监测实验中。结果表明,该方法可有效削弱气象影响,提高测量精度,准确探测出高危边坡中的不稳定区域。通过与传统选点气象改正的改正结果和测量机器人测量结果的比较分析,证明该方法可有效应用于高危边坡变形监测中,在复杂环境下气象影响可控制在亚mm级。     

多波束测深系统水下地形测量声速改正研究

多波束测深系统在进行水下地形测量过程中误差源来自多个方面,其中声速是影响数据精度的主要因素之一。声波在水中传播速度受到温度、电解质、压力以及水文条件等因素的影响,传播速度和方向发生着梯度变化。如果不对声速加以改正会产生深度和水平误差,使水下地形失真。因此,精确测定水下声速剖面,并对测量数据加入声速改正,有利于提高测量数据精度,保证水下地形真实有效。本文以辽宁省大中型水下地形测量项目为例,基于IMAGENEX DT101多波束测深系统,对声速在水下传播规律进行了系统研究,提出了建立动态声速改正格网方案,并利用AML Minos. X SVP水下声速剖面仪精确测定了水下剖面声速,在HYPACK MAXHysweep测深数据处理软件中加入声速改正值对数据进行声速改正,提高了水下地形测量精度。     

温变环境下RSSI测距温度改正建模

现有RSSI测距中的路径损耗模型多依赖于经验模型,其环境适应能力较差。温度变化是影响RSSI观测的主要因素之一,进而影响RSSI测距精度。因此,构建包括温度改正项的信号传播路径损耗模型是温变环境下提高RSSI测距精度的关键。本文基于对数距离路径损耗模型,分析了将路径损耗指数视为温度函数和RSSI直接温度改正的两种温度改正建模方法,并提出了3种具体的RSSI测距温度改正模型。利用温变试验的RSSI实测数据,分析了RSSI随温度变化的特性,建立了RSSI测距温度改正模型。结果表明,RSSI测距温度改正的多项式改正项和混合改正项所建立的模型均具有较高的测距改正精度;但随着节点间距的增大,建模的误差也随之增大。     

测量机器人自动极坐标二次基准差分改正方法

针对测量机器人在矿山边坡变形监测中受大气折射光、温度、湿度等因素的影响,监测数据精度低的问题,该文提出一种自动极坐标二次基准差分改正方法,并建立差分模型,采用面向对象程序设计语言实现了该模型并研发了原型系统,应用在某矿山边坡安全监测中。通过原型系统控制测量机器人,对矿山边坡进行实时、动态的远程在线变形监测,结合矿山基准网,自动改正监测点的距离、高差、方位角,消除气象因素和仪器误差对测量结果的影响,精确地获取边坡监测点三维坐标值,快速掌握变形体空间变化特征。结果表明,监测点的斜距和高差改正结果与已知值差值的绝对值都小于1 mm;水平方向上的差分改正结果与已知值差值的绝对值小于0.5″,较之于未使用二次基准差分改正所处理的计算结果,既提升了测量精度,也降低了观测难度。     

提高河口地区水下地形测量精度的方法

采用配备多元传感器的高精度的无验潮水下地形测量模式、根据测区温度和盐度变化采用声速仪对声速进行实时改正、对系统时延进行准确的改正、正确的测量数据处理等来提高河口地区水下地形测量精度。     

GPS扼流圈天线相位中心修正效果的实验分析

针对高精度GPS测量中天线相位中心的修正效果问题,该文对GPS扼流圈天线相位中心修正在不同长度基线解算中的影响进行了实验分析。根据不同类型天线间的高程测量受相位中心修正影响较为显著的实验结果,提出利用超短基线水准比对法对相位中心改正模型的修正效果进行评价,开展了相关理论分析,并利用该方法对两种相位中心改正模型的修正效果进行了实验研究。实验结果表明,超短基线水准比对法可以作为天线相位中心校准工作中检验校准结果的新手段。     

基于纬差加权法的海洋磁力测量多站地磁日变改正值计算

基于地磁日变化空间变化特点,提出了采用纬差加权法计算多站地磁日变改正值,对算法的相关性质进行了分析。利用三站同步地磁日变实验数据对计算方法的适用性进行了验证。实验结果表明:本文提出的多站地磁日变改正方法可以有效地提高地磁日变改正精度。     

水平角和高度角测量值的二维倾斜改正算法

在进行常规的水平角和高度角测量时,都需要将测量仪器精确整平或通过仪器的自动补偿功能对观测值进行改正。但是部分设备如普通光学经纬仪、测量相机等测量仪器不具备精确整平或自动补偿的功能,影响了水平角和高度角的观测。本文提出了一种水平角和高度角测量值的二维倾斜改正方法。利用倾角传感器检测测量仪器的二维倾角,并根据倾角值对水平角和高度角的观测值进行改正。实验表明:利用该方法只需将测量仪器概略整平,即可将水平角和高度角观测值从测量平面改正到水平面;并且能够估计其精度。     

两种高光谱热红外数据大气校正方法的分析与比较

利用模拟数据对Autonomous Atmospheric Compensation(AAC)和In-scene Atmospheric Compensation(ISAC)这两种高光谱热红外数据大气校正方法进行了对比和分析。结果显示,在满足方法适用条件情况下,AAC方法大气校正精度较高,除湿热的热带大气外,大气透过率的反演误差小于0.02,大气上行辐射的误差小于0.004W.m-2.sr-1.cm;而ISAC方法精度较低,透过率误差在0.05至0.3之间,上行辐射误差在0.003W.m-2.sr-1.cm至0.035W.m-2.sr-1.cm之间变化,误差随大气水汽含量增加而增加。大气非均一性对大气校正精度影响分析表明,AAC方法大气校正精度受大气非均一性影响显著。因此,需从高光谱数据光谱信息出发,发展针对低空间分辨率高光谱热红外数据的大气校正方法,以克服现有方法大气水平均一假设的不足。     

Bias-corrected rational polynomial coefficients for high accuracy geo-positioning of QuickBird stereo imagery

The rational function model (RFM) is widely used as an alternative to physical sensor models for 3D ground point determination with high-resolution satellite imagery (HRSI). However, owing to the sensor orientation bias inherent in the vendor-provided rational polynomial coefficients (RPCs), the geo-positioning accuracy obtained from these RPCs is limited. In this paper, the performances of two schemes for orientation bias correction (i.e., RPCs modification and RPCs regeneration) is presented based on one separate-orbit QuickBird stereo image pair in Shanghai, and four cases for bias correction, including shift bias correction, shift and drift bias correction, affine model bias correction and second-order polynomial bias correction, are examined. A 2-step least squares adjustment method is adopted for correction parameter estimation with a comparison with the RPC bundle adjustment method. The experiment results demonstrate that in general the accuracy of the 2-step least squares adjustment method is almost identical to that of the RPC bundle adjustment method. With the shift bias correction method and minimal 1 ground control point (GCP), the modified RPCs improve the accuracy from the original 23 m to 3 m in planimetry and 17 m to 4 m in height. With the shift and drift bias correction method, the regenerated RPCs achieve a further improved positioning accuracy of 0.6 m in planimetry and 1 m in height with minimal 2 well-distributed GCPs. The affine model bias correction yields a geo-positioning accuracy of better than 0.5 m in planimetry and 1 m in height with 3 well-positioned GCPs. Further tests with the second-order polynomial bias correction model indicate the existence of potential high-order error signals in the vendor-provided RPCs, and on condition that an adequate redundancy in GCP number is available, an accuracy of 0.4 m in planimetry and 0.8 m in height is attainable.     

江苏区域格网加权平均温度线性模型研究

针对建立区域加权平均温度线性模型的问题,该文提出了将ERA5再分析数据和无线探空数据结合的方法,利用线性回归方法建立单因子和多因子模型,实现对江苏及周边地区的加权平均温度建模。对于有探空站点分布的ERA5格网区域,利用探空数据对ERA5建立的线性Tm模型进行修正,对于无探空站分布的ERA5格网区域使用江苏及周边区域整体修正系数对Tm进行修正。根据2018年数据进行验证,结果表明,本文所建立的单因子模型精度与之相当甚至略优,建立双因子模型的精度提高最大可达10.52%,证明了利用ERA5再分析资料和无线电探空建立江苏区域Tm模型的适用性。     

FY-3B微波成像仪资料的地理定位误差与订正

风云3号B星(FY-3B)上的微波成像仪(MWRI)通过10.65 GHz,18.7 GHz,23.8GHz,36.5 GHz和189.0 GHz5个频率的双极化通道对地球表面进行监测。自卫星发射至今,MWRI资料的地理定位误差还未进行深入研究。为了提高FY-3B MWRI L1级数据地理定位精度,基于海、陆响应的升、降轨亮温差理论NDM(Node Differential Method),通过卫星位置和速度矢量建立卫星姿态模型、采用非线性最优化方法估计卫星姿态偏差,进而对MWRI 89 GHz通道的地理定位误差进行分析与订正。结果表明,2015年1—9月份俯仰、滚动和偏航角度的平均偏差分别为-0.220°,0.068°和0.062°,对应沿轨误差大约3—4 km,跨轨误差小于1 km。定位误差订正后,地中海、澳大利亚区域海岸线附近的升降轨亮温差明显减小;观测亮温在红海和南美洲东南部区域的分布和海岸线更加吻合,定位精度得到明显提高。     

顾及卫星非圆轨道改正的GNSS精密测速方法

详细推导了卫星非圆轨道改正的计算公式,给出高精度测速顾及该项误差的处理策略．采用全球均匀分布的12个国际GNSS服务（IGS）测站的多普勒和载波相位观测数据,仿动态评估了该项误差对测速精度的影响．结果表明:基于历元间载波相位差分的测速方法,改正后东、北、天顶方向分别提高8％、9％和10％,三维测速精度从9.9 mm／s改正到8.9 mm／s;基于原始多普勒的测速方法,东、北方向与载波相位差分方法的改正数值基本一致,天顶方向约是载波相位差分方法的改正数值的一半．      

基于气象要素内插的地基GPS/PWV 方法研究与精度分析

测站气压和温度的准确获取对GPS水汽反演的精度至关重要,但是我国各地在建立GPS连续运行观测站时的发展状态差别较大,有相当部分的GPS气象站网并未配备气压和温度传感器,无法有效准确采集测站气压及温度相关数据,对实时获取测站上方水汽有较大影响.本文基于一种增加高度改正的反距离加权法,和分布在全国的全球卫星导航系统(GNSS)气象站网数据,对该方法进行了实验验证．实验结果表明,通过此方法得到的气压和温度参数精度满足水汽解算需要．同时将本文方法与全球气温和气压经验模型(GPT2)进行对比,证明了本文得到的温压参数精度要优于GPT2模型.      

轨道几何状态惯性检测系统零速姿态修正方法

为提高轨道几何状态惯性检测系统姿态精度,提出一种零速姿态修正方法,利用轨道几何状态惯性检测系统载体系横向及垂向速度为0的先验条件,构造Kalman滤波横向及垂向观测量。选用HT-50M型激光陀螺仪和JN-06A型石英挠性加速度计组成惯性导航系统,并进行现场检测试验。结果表明:在轨检仪连续工作300m情况下,零速姿态修正方法能够有效抑制惯性导航系统姿态误差增长,轨道检测精度提高2倍。     

BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法

针对我国地区观测数据的实验定位结果精度问题,该文提出BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法,研究了BDS/GPS单参考站非差实时动态定位算法模型,流动站使用非差误差改正数,不需要进行双差观测值的组合。参考站将非差误差改正数传递给流动站,对流动站的观测值进行误差改正,可以直接固定流动站的模糊度。实验表明:在我国南方地区BDS精度要优于GPS,而在北方地区,BDS/GPS定位精度和GPS定位精度明显优于BDS。并且与单系统相比,组合系统的可视卫星数明显增加,改善了卫星空间几何分布结构,从而提高了导航定位的可用性和精度。     

Klobuchar电离层延迟改正模型精化方法的研究

在GPS导航定位中,单频接收机利用导航电文发播的Klobuchar电离层改正模型对电离层误差进行改正,但改正效果不太理想,为了提高其改正精度,并利用它进行电离层实时预报,我们通过电离层电子含量实测数据,对其进行精化,以满足要求。本文在原有Klobuchar电离层改正模型精化的基础之上,提出了一种新的精化方法,并对两种方法进行了比较研究,结果表明这两种精化方法对电离层的改正均有很好地提高,且本文提出的方法更优良。