分布式计算技术在大地测量数据处理中的应用

大规模测量数据的快速处理是当今基于卫星定位技术的大地测量数据处理面临的问题,应用分布式计算技术带来的高性能计算能力解决该问题受到国内外越来越多的关注。本文从应用需求、并行计算模型和系统建立等方面对分布式计算技术在大地测量领域的应用进行了探讨与总结;并在基于网络环境的分布式计算平台下实现了对法方程叠加的分布融合,最后通过算例验证了分布式计算技术的高效性和实用性。     

利用遗传小波神经网络预报导航卫星钟差

针对卫星钟差难以用精确模型来进行预报问题,首先通过遗传算法优化适合非线性时间序列预报的小波神经网络的网络参数,得到预报性能更好的遗传小波神经网络(GWNN);然后根据钟差数据的特点对钟差进行预处理,建立了一种能够高精度、近实时预报钟差的GWNN钟差预报算法。使用GPS卫星钟差进行一天内的预报实验证明了本方法的有效性。结果表明,通过本方法得到的预报钟差较IGS超快预报钟差在精度上有了较大的改善。     

不同时期的BDS-3精密单点定位性能分析

本文分析了全球23个MGEX测站在不同时期接收到的BDS-3的卫星数量变化情况，对不同时期的MGEX测站BDS-3数据进行精密单点定位解算，对比分析了BDS-3卫星数目变化对精密单点定位精度与收敛时间的影响。结果表明：(1)相较于2021年DOY 1,2022年DOY 1全球23个MGEX测站接收到的BDS-3卫星平均数由6.2颗增加到11.1颗。(2)地面测站接收到更多的BDS-3卫星后，静态PPP精度提高了11.4%,收敛时间缩短了18%;模拟动态PPP的精度提高了28.0%,收敛时间缩短了31.9%。     

对流层映射函数对精密单点定位的影响分析

分析对流层映射函数(NMF、VMF1和GMF)对精密单点定位(PPP)精度的影响,对分布于南北半球不同纬度地区的IGS跟踪站的观测数据进行解算。首先比较PPP坐标与IGS发布的日解SNX文件坐标差异和模型间PPP坐标差异,然后分析不同季节对模型差异的影响。实验结果表明,3种映射函数均可提高PPP精度,精度控制在1cm左右。整体而言,VMF1和GMF对PPP精度的影响相当,且优于NMF。在不同季节里,模型差异会发生mm级的变化。     

大规模GNSS网分布式存储与解算方法

针对GNSS大网在海量数据存储和解算方面面临的挑战,设计了从基础设施、数据管理、计算和服务到应用的GNSS分布式存储与解算体系结构;基于HDFS改进了GNSS数据存储目录结构;基于HBase设计了GNSS数据存储表结构;基于MapReduce提出了GNSS大网分区分布式解算策略。实验搭建了分布式平台,实现了GNSS数据分布式存储、并行检索和发布以及GNSS大网分区分布式解算,存储和解算性能均得到了较大提高。结果表明,所提出的方法可用于GNSS大网数据存储和解算。     

非差模式的GNSS数据并行解算设计及实现

基于精密单点定位技术的非差模式是当前GNSS数据处理的主要策略之一。随着测站规模的增大,非差模式的处理时间也线性递增,传统的串行处理方法需消耗大量的计算时间。采用工厂模式和责任链模式实现了非差精密单点定位;利用轻量级的并行编程技术从底层设计并实现了基于任务的非差多核并行解算;进一步在网络多节点环境中建立并发布非差计算服务,实现了网络多节点协同并行解算GNSS数据。通过大量数据的测试与试验,验证了多核多节点的非差并行解算方案的高效性。试验结果表明,单节点多核并行、双节点网络并行、四节点网络并行、六节点网络并行的计算效率分别比单节点串行方案平均提高了2.74,5.30,9.38和14.69倍。     

TEQC及其绘图软件在GNSS数据预处理中的改进研究

在分析TEQC软件工作原理的基础上,对其绘图工具进行二次开发,实现了多种图形的可视化查询,对基于TEQC的数据预处理模式进行改进,提出了一种分段自动化预处理方法。采用实测GPS控制网数据进行试验,结果表明:自动化预处理能够合理提取高质量数据,减少人工操作,优化数据处理效率,有效提高基线解算的质量。     

境外专题地图编制中多源资料的综合应用

以境外专题地图编制任务为背景,探讨了数字地图制图中多源资料综合应用的技术方法,主要介绍了资料的搜集、分析、底图的几何纠正和多源资料综合应用方法。     

多核环境下的GNSS数据并行处理研究

多核处理器已成为当前通用计算机体系架构的主流,相应的多核并行计算技术及其应用引起了越来越多的重视,而传统的GNSS数据处理程序都是针对单处理器体系架构编写的。本文对当前多核环境下多时段或者多测站的GNSS数据处理所涉及的计算密集型任务并行算法进行研究,分析了GNSS数据处理涉及的热点计算任务,提出基于分块理论的矩阵乘法运算、矩阵分解运算等数值计算并行方法,对比了单核和多核环境下的计算时间。通过多个算例验证多核并行设计方法的有效性,利用.NET4.0框架下的Parallel Extensions实现相关并行设计。实验结果表明,GNSS数据处理的多核并行计算能充分发挥多核体系带来的性能优势,极大提高资源利用效率和GNSS数据处理效率。     

卫星钟差预报的小波神经网络算法研究

卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报在优化导航电文中的钟差参数、满足实时动态精密单点定位的需求和提供卫星自主导航所需的先验信息方面具有重要的作用。根据星载原子钟钟差的特点,提出一种基于一次差方法的小波神经网络钟差预报算法:首先对钟差相邻历元间作一次差后的差值进行建模,根据时间序列预报一次差的值,然后再将预报的一次差还原,得到钟差预报值。该方法使得预报钟差的小波神经网络不但模型结构简单,而且预报精度高。最后,通过算例将本文所建模型与常用的二次多项式模型和灰色模型进行对比,结果表明:一次差方法可以使给定结构的小波神经网络的钟差预报精度得到显著提高,而且所建模型的预报效果优于两种常规模型。