基于RTKLIB的低成本高精度GNSS静态测量系统

随着科学技术的发展，测量工具和测量手段也发生了变化，其中测量型GNSS呈现价格降低、体积缩小的趋势。目前市场上一整套商用GNSS测量系统的价格从几万到几十万不等，且由于地面基站和移动站体积大、携带不方便等原因，使得商用GNSS测量系统的使用人群仅限于部分专业测量人员，难以在大众市场普及。当今众多领域如无人机、机器制导、精密农业等对高精度定位需求的增加，又促使GNSS测量系统向低成本、高精度、小型化、轻型化发展。本文对U-BLOX的NEO-M8P低成本OEM型GNSS接收机进行50 km基线下的静态观测，基于RTKLIB的测试结果和精度分析表明，低成本GNSS测量系统能够达到厘米级定位精度，能够满足测量工作和GIS应用的需求。试验证明，使用此低成本测量系统能降低测量任务的经济成本，是测量级GNSS接收机中经济适用的选择。     

GPS静态精密单点定位算法精度分析

采用精密轨道和钟差，利用Bernese软件解算得到亚洲地区13个IGS跟踪站的站坐标、对流层ZTD和接收机钟差，将解算的结果与CODE发布的结果对比发现：静态PPP算法解算的N方向收敛精度明显优于E方向和U方向，4~6 h后，坐标偏差在1 cm左右；NEU RMS均值分别为0.45、0.29、0.69 cm，ZTD RMS均值为0.85 cm，接收机钟差RMS均值为0.14 ns。试验表明：精密单点定位算法具有较高的精度和可靠性，可为实际工程测量及相关地球物理信号研究提供理论依据。     

GPS接收机内噪声水平的评价与检测方法

论文结合某品牌GPS接收机检测实例,提出了GPS接收机内噪声水平分布统计的评价方法,以及在超短基线场内GPS接收机内噪声水平的全新检测方法———多时段旋转检测台法。实例测试,按本方法得到的被测试GPS接收机内噪声水平标准差为0.38mm。由测试实例得到如下结论:本文的GPS接收机内噪声水平评价方法以及检测方法更加合理、可信;在超短基线场内多时段测得的同一基线长度互差应小于2mm;GPS接收机系统软件的抗噪性能对内噪声水平有着非常重要的影响。     

用于海底底质分类的多波束声强数据选取研究

高质量的海底声强图是进行多波束海底底质分类、目标识别的基础。要得到"单纯"反映海底底质信息的声强图,就需要对原始声强数据进行地形改正,消除地形因素的影响。在描述了多波束数据中水深数据不能满足声强数据的改正要求问题的基础上,提出了以水深数据覆盖范围为约束的声强数据选取方法。实例计算结果表明:该方法在能有效地选取高质量的声强数据,提高了基于声强图像的海底底质分类精度。     

多波束条带测深仪的动态测量误差评估

对于近年发展起来的多波束条带测深仪,其动态测量误差的评估是一项尚未完善解决的课题。本文提出了一种多波束条带测深仪动态测量误差的评估方法,并用海试结果证明了该方法的实用有效性。该方法可以推广应用到其它多波束测量声呐系统的动态测量误差分析与估计中。     

利用P波接收函数研究青藏高原东南缘地幔转换带结构

研究青藏高原东南缘的深部结构对于理解印度-欧亚板块的碰撞机理和青藏高原的形成演化具有重要的科学意义.本研究对布设在研究区域内566个固定和流动地震台站的波形资料进行了处理,获得77853条高质量P波接收函数,应用接收函数共转换点（CCP）叠加技术获得了研究区域下方精细的地幔转换带间断面起伏形态及转换带厚度变化图像.结果表明：研究区域南北方向上具有两个明显的转换带增厚异常区,南侧异常区位于滇中次级块体与印支块体下方,可能是新特提斯洋板片与上部印度板块间断离并部分滞留在转换带底部的结果;北侧川西地区异常增厚可能与上方岩石圈拆沉并降至转换带有关;腾冲火山起源可能是板块俯冲过程中发生断离造成软流圈物质部分熔融,湿热物质上涌所致.     

Robust dual‐sensor data sea‐surface ghost attenuation for quality control purposes

Three‐dimensional receiver ghost attenuation (deghosting) of dual‐sensor towed‐streamer data is straightforward, in principle. In its simplest form, it requires applying a three‐dimensional frequency–wavenumber filter to the vertical component of the particle motion data to correct for the amplitude reduction on the vertical component of non‐normal incidence plane waves before combining with the pressure data. More elaborate techniques use three‐dimensional filters to both components before summation, for example, for ghost wavelet dephasing and mitigation of noise of different strengths on the individual components in optimum deghosting. The problem with all these techniques is, of course, that it is usually impossible to transform the data into the crossline wavenumber domain because of aliasing. Hence, usually, a two‐dimensional version of deghosting is applied to the data in the frequency–inline wavenumber domain. We investigate going down the “dimensionality ladder” one more step to a one‐dimensional weighted summation of the records of the collocated sensors to create an approximate deghosting procedure. We specifically consider amplitude‐balancing weights computed via a standard automatic gain control before summation, reminiscent of a diversity stack of the dual‐sensor recordings. This technique is independent of the actual streamer depth and insensitive to variations in the sea‐surface reflection coefficient. The automatic gain control weights serve two purposes: (i) to approximately correct for the geometric amplitude loss of the Z data and (ii) to mitigate noise strength variations on the two components. Here, Z denotes the vertical component of the velocity of particle motion scaled by the seismic impedance of the near‐sensor water volume. The weights are time‐varying and can also be made frequency‐band dependent, adapting better to frequency variations of the noise. The investigated process is a very robust, almost fully hands‐off, approximate three‐dimensional deghosting step for dual‐sensor data, requiring no spatial filtering and no explicit estimates of noise power. We argue that this technique performs well in terms of ghost attenuation (albeit, not exact ghost removal) and balancing the signal‐to‐noise ratio in the output data. For instances where full three‐dimensional receiver deghosting is the final product, the proposed technique is appropriate for efficient quality control of the data acquired and in aiding the parameterisation of the subsequent deghosting processing.     

利用近震高频接收函数研究四川理县西山村滑坡体结构

远震接收函数已广泛用于反演台站下方的结构,然而由于地球的非弹性衰减作用,远震数据较难获得高频接收函数,对浅地表结构约束不足.为了克服这一问题,我们使用近震数据的高频接收函数来研究浅表速度结构,并应用于四川理县西山村滑坡体上3个宽频带地震仪记录到的近震事件.本文发展了接收函数V_P-k(V_P/V_S)叠加方法,结合接收函数H-k叠加和波形反演方法获得了台站下方滑坡体的厚度、S波速度和平均V_P/V_S比,并与钻孔得到的滑坡体厚度进行对比.结果表明,滑坡体具有小尺度的横向不均匀性,台站下方滑坡体的平均V_P/V_S比在2.4~3.1之间变化并且在底层存在78~143m·s~(-1)左右的S波低速层.本文观测到的高V_P/V_S比和底层低的S波速度结构,与电磁法获得的滑坡体底层低的电阻率和底部富水特征一致,表明滑坡体h1底界面的抗剪强度相对较弱,是潜在的滑坡危险区域.本文研究结果表明,利用近震接收函数能有效约束浅表的速度结构,进而能为滑坡灾害治理提供一定的地震学参考.     

海底可控源电磁接收机及其水合物勘查应用

海洋可控源电磁法在国外已成为海底天然气水合物调查的有效手段之一.为实现我国海域深水条件下水合物的海洋可控源电磁探测,本文从方法原理出发,采用低功耗嵌入式控制、前端低噪声斩波放大、高精度时间同步和水声通讯等技术,设计并开发了由承压舱、玻璃浮球、采集电路、电场与磁场传感器、姿态测量装置、声学释放器、USBL定位信标、测量臂、水泥块等部件组成的海底可控源电磁接收机,实现了海洋微弱电磁场信号的高精度采集.海底可控源电磁接收机具有高可靠性、低噪声、低功耗和低时漂的特点.利用研制的海底可控源电磁接收机,在琼东南海域进行水合物勘查,采集得到了可靠的人工源电磁场数据.通过数据处理及反演,获得了研究区海底的电阻率模型,结合地震资料,对高阻异常体进行推断解释,其结果为天然气水合物钻探井位布置提供了电性依据.     

GPS软件接收机跟踪通道信号统计分析

传统的基于硬件的接收机由于芯片的封装性很难用来进行通道信号的分析研究,而基于软件无线电技术的软件接收机则很容易做到。软件接收机的跟踪通道信号统计分析可用于接收机算法的测试与比对以及卫星信号性能的分析与评估。这里搭建了GPS软件接收机L1中频数字信号处理平台,对跟踪通道输出的I、Q支路信号进行了均值、标准方差以及均方根(RMS)统计。分析了各统计值与通道对应卫星的高度角、信号强度以及噪声之间的关系。基于统计结果提出了一种估计信道信噪比的方法。最后比较了不同信号采样频率对相关三角形和导航定位解算精度的影响。