星载光学天文定位的空间目标轨道确定方法

针对地基测量存在时间与空间上的盲区问题,该文研究了天基光学跟踪轨道确定方法,对天基光学测量天文图像处理原理、平台轨道设计问题进行了研究。详细给出了数值法天基光学轨道确定的动力学定轨过程。通过低轨地球轨道(LEO)卫星对中轨地球轨道(MEO)卫星测定轨,在平台轨道误差20 m,测量精度5″,2 d弧长定轨情况下定轨精度达到几十米。LEO平台对地球静止轨道(GEO)平台在平台轨道误差20 m,测量精度5″,轨道确定精度在200 m以内。在LEO跟踪GEO时候,因任务的需求可能会存在单圈次只能短时测量的情况,针对只有单圈30 s的测量弧段,3圈可以达到千米量级,而5圈则可以达到几百米定轨精度。通过对不同场景下的轨道确定精度分析,证实了该文方法的有效性,为相关非合作目标定轨提供一定的参考。     

基于倾斜地球同步轨道卫星的位置报告系统设计

针对目前位置报告系统存在覆盖范围有限以及"城市峡谷"和"南山效应"等不足,提出了基于"北斗二号"倾斜地球同步轨道卫星的位置报告系统。通过广义卫星无线电测定业务,充分利用现有各卫星导航系统的卫星资源,来构建位置报告系统。仿真分析结果表明,与传统位置报告系统相比,该系统拓展了覆盖范围、改善了星座构型、提高了安全保密性能并克服了高仰角情况下的"城市峡谷"和"南山效应",能够较好地满足当前军民用户对位置报告的迫切需求。     

轨道摄动影响GNSS卫星可见性的分析研究

针对GNSS卫星轨道数据受到摄动力的影响产生偏差的现象,研究轨道扰动对卫星可见性的影响．借助STK(Satellite Toolkit)仿真软件,结合TowBoday、J2、J4和HPOP四种轨道预报模型对卫星轨道进行仿真研究;选取TowBoday、J2和HPOP三种模型对星座系统仿真,生成地面测控站对星座卫星的可见性分析报告．仿真结果表明:摄动力会对卫星轨道产生扰动;引入摄动力的轨道方程能解算出更为准确的轨道根数;HPOP模型能更为精确地进行卫星轨道的预报,在该模型下,纬度和经度方向上的最大误差分别为0.076°和0.115°,径向方向上高度最大误差为3.226 km;卫星轨道的扰动对卫星可见性产生一定的影响,最大误差为9.913 s.      

GNSS观测噪声对低轨卫星轨道确定的影响分析

低轨卫星不仅是实现全球通信的重要手段,也是对地观测研究的重要平台.利用全球卫星导航系统(GNSS)确定高精度的轨道是实现低轨卫星各项功能的重要基础.为了研究GNSS观测噪声对低轨卫星定轨精度的影响,该文通过模拟包含不同量级观测噪声的GNSS观测值,分析了 GNSS观测噪声对运动学定轨和动力学定轨结果的影响.实验结果表明,在伪距噪声量级优于0.6 m、载波相位噪声量级优于2 mm时,运动学定轨与动力学定轨结果相当,且都在毫米级;在伪距噪声量级为6m、载波相位噪声量级为厘米级时,运动学定轨结果达到厘米级,而动力学定轨结果仍然为毫米级,体现出了相对于运动学定轨的优越性;载波噪声相对伪距噪声对定轨结果的影响更大.     

地球同步轨道SAR对频率源稳定度的指标分析

地球同步轨道SAR大的回波延时和长的合成孔径时间使得频率源稳定度对SAR成像指标的影响不能像低轨星载SAR一样可忽略,成为制约地球同步轨道SAR系统实现的关键问题之一。本文首先给出频率源相噪模型,在此基础上采用数值积分的方法分析载波相噪对地球同步轨道SAR成像指标积分旁瓣比的影响。信号仿真分析结果表明:典型频率源仅能够满足5 m方位分辨率L波段地球同步轨道SAR系统的要求,但当工作频段提高、系统合成孔径时间增加时,积分旁瓣比将恶化,需要稳定度更高的频率源。     

大气折射率时间变化对地球同步轨道圆迹SAR聚焦性能的影响

结合了圆迹SAR(CSAR)和地球同步轨道SAR(GEOSAR)的特点,地球同步轨道圆迹SAR(GEOCSAR)具有大面积区域观测、可获得目标三维信息、可对目标区域连续监测等优点。但GEOCSAR合成孔径时间长,完成整个圆周孔径测量的时间为24小时,而大气变化的时间尺度经常表现为数分钟到数小时,因此大气折射率时间变化将会对GEOCSAR方位向聚焦成像产生重要影响。本文考虑L波段GEOCSAR,因此对流层和电离层效应均不可忽略。文中建立了对流层和电离层折射率时间变化引起的相位误差模型,分析和推导了折射率时间变化对GEOCSAR方位向聚焦性能的影响,计算了引起L波段GEOCSAR聚焦性能退化的最小对流层折射率和电离层电子含量随机时间变化量,并通过仿真进行了验证。     

联合LMD与EMD的GNSS站坐标时间序列去噪方法

针对GNSS站坐标时间序列信噪不易分离的问题,在传统EMD去噪方法的基础上,本文提出了一种联合LMD与EMD的坐标时间序列去噪方法。该方法首先采用LMD分解原始坐标时间序列,基于连续均方误差（CMSE）原则分离高频噪声与低频信号,保持低频分量不变;然后对高频分量进行EMD去噪;最后以2次分解所得低频信号之和作为去噪后时间序列。以仿真数据与8个GNSS基准站实测数据进行试验,通过多种评价指标进行精度评估。结果表明,与传统EMD方法相比,联合LMD与EMD的方法能够更加精确地去除坐标时间序列中的噪声。     

多核函数法对GNSS大空间域共模误差的识别

根据GNSS时序资料3分量E,N和U误差的构成和地壳微形变分析的需求,提出了基于多核函数大空间域共模误差识别的实用方法。并以川滇地区GNSS连续观测资料为例进行了实际计算与应用,获得了如下看法或结果:1)基于多核函数可有效识别大空间尺度GNSS时序3分量中的共模误差;2)进一步明确了GNSS连续站水平向时序观测值中共模误差是其误差的主要组成部分;3)通过对共模误差白噪声的剔除性处理可以更有效地分辨微形变或弱动态变化信息。     

双天基平台光学测量GEO目标的轨道确定

针对地基测控系统对GEO卫星监测在时间与空间上存在较多盲区、不能实时获取GEO目标的空间态势感知信息、无法有效对非合作性质的GEO目标进行空间监测的问题,提出了天基光学相机的双GEO平台对GEO目标进行轨道确定的技术方案.根据光学可视条件筛选数据,利用生成的模拟数据对GEO目标进行轨道确定,将所得轨道与参考轨道进行比对...     

顾及地理空间视角的区域SDGs综合评估方法与示范

目前世界各国正积极落实联合国《2030年可持续发展议程》及其17项可持续发展目标(Sustainable Development Goals,英文缩写为SDGs),重要举措之一是利用统计和地理信息进行SDGs进展评估监测。就总体而言,国内外这方面研究尚处于概念设计、方法探讨和单指标、小范围试点阶段。究其原因,主要是涉及因素众多、技术过程复杂,既面临全球指标体系的科学理解、海量时空数据的融合处理、顾及地理视角的指标计算、基于事实的SDGs分析评估等诸多技术难题,还要实现跨学科的综合分析、多机构的沟通协调等。针对这一国际前沿课题,笔者研究提出了统计和地理信息相结合的综合评估方法,完成了浙江省德清县践行2030议程情况的定量综合评估。既为总结当地践行SDGs经验、发现存在问题、制定改进方案提供了重要科学依据,也为国内外其他区域开展SDGs定量评估监测提供了可借鉴的方法与范例。     

网络RTK基准站间的模糊度及空间相关误差解算

利用载波相位双差观测值的宽巷和无电离层组合固定部分模糊度参数,并采用Kalman滤波算法估计残余的对流层延迟;然后对观测值进行改正,剔除对流层延迟误差,从而提高剩余模糊度参数的固定率;最后估计双差电离层延迟。文中采用美国CORS网的GPS数据进行实验,实验结果表明,自适应滤波算法可明显提高残余对流层延迟的解算精度和模糊度的解算效率;固定模糊度并改正对流层和电离层延迟,差分定位精度得到很大提高。     

PTP协议在广电时间同步网中的应用研究

随着广电行业的飞速发展,以串行数字接口(SDI)基带信号为基础技术架构的传统电视信号已经很难满足未来技术发展和业务扩展的需求．得益于现代通信技术的迅速发展以及即将到来的万物互联的5G时代,广电行业也将采用IP化技术来构建新的网络系统．处在向IP化发展的过渡期,广电IP化目前还存在一些亟待解决的问题．为了解决广电系统网络中需要更高精度的同步信号来完成时间同步的问题,本文利用精确时间协议（PTP）时间同步技术在专用以太网中完成时间同步组网,搭建了测试环境并对测试数据进行了分析．测试结果表明,相较于传统的网络时间协议（NTP）时间同步技术,输出PTP信号的准确度能够达到亚微秒量级,完全满足广电行业IP化数字电视系统时间同步信号的高精度需求．      

面向5G网络应用的精确时间同步协议测试与分析

随着5G的普及和基站建设,对基站间时间同步精度提出了更高的要求．目前,精确时间同步协议(PTP)只能达到几十纳秒,且频率分布效果差,将其结合同步以太网(SyncE)技术后可以实现网络上所有时钟的频率与时钟源同步．WR(White Rabbit)技术在PTP+SyncE的基础上加入了全数字双混频鉴相器(DDMTD),对节点间相位差进行调整补偿,消除由相位噪声长时间累积引起的不同步,动态实现了整个网络节点的时钟同步．本文分别介绍了将SyncE与PTP结合的同步方法和WR同步方法的原理及实现过程,最后构建实验平台验证同步过程,测试证明可以分别达到百皮秒和几十皮秒的抖动,同步精度分别能达到纳秒和亚纳秒级别.      

基于并行数据库的空间信息网络服务技术

当前空间信息的日益增长和空间问题复杂程度的不断加大,极大影响空间信息服务的效率。在阐述并行计算与GIS结合的必然性和可行性的基础上,详细讨论并行空间数据库集群体系结构、数据组织及并行算法等并行空间信息服务的关键技术,最终构建基于并行数据库的空间信息网络服务原型系统,并通过实验证明并行空间数据库系统在效率和性能上较传统GIS系统均得到明显提高。     

联合星地与星间Ka伪距的北斗三号卫星一体化定轨和时间同步

北斗三号卫星之间及卫星与锚固站之间在Ka频段的伪距测量为其提供了一种不依赖于地面监测站的独立定轨和时间同步能力。本文针对星间链路分时测量的特点,采用分段一次多项式对卫星钟差进行建模,直接利用原始的星地和星间单程Ka伪距实现一体化定轨和时间同步并同时解算锚固站设备硬件时延。利用北斗三号8颗卫星和2个锚固站的实测Ka伪距数据进行验证,结果表明:在利用导航电文的预报钟速信息进行修正的情况下,星间Ka伪距残差RMS为0.052 m;R方向卫星轨道确定和预报精度(RMS)分别为0.016、0.033 m;卫星钟差估计和预报精度(95%)分别为0.038、0.992 ns;解算得到的锚固站收发设备时延之和的稳定性优于0.5 ns。试验还展示了该方法的适应能力:在没有预报钟速信息的极端情况下,虽然星间Ka伪距残差RMS增大了242%,但R方向轨道确定和预报精度仍分别达到0.021、0.041 m,钟差估计和预报精度分别达到0.040、1.092 ns。     

无源卫星导航系统星地双向无线电时间比对实现

介绍了无源卫星导航系统星地无线电时间比对的原理，给出了星地无线电时间比对在扩频测控信道中实现的方法，并对各种误差因素进行了分析。     

CORS网区域重力场变化与地面稳定性跟踪监测方法

为了实现地面稳定性降低时间与地点、持续作用时间与空间影响分布的全面跟踪监测,该文基于卫星定位连续运行站(CORS)站网观测数据,结合地表水、大气及海平面变化资料,提出了CORS站网时变重力场及负荷形变场精化的已知负荷移去恢复法,建立了基于时变重力场的确定性地面稳定性变化定量辨识准则。以丽水温州地区为例,利用2015-2017年CORS网及有关水文观测数据进行计算分析,根据40起已发生的历史地质灾害(险情)事件对结果进行验证:丽水温州地区的CORS网具备区域重力场变化与地面稳定性跟踪监测能力,具备地质灾害灾变过程追踪与前兆捕获能力,CORS站网的地质灾害前兆提前捕获率可达92.5%。     

一种局部稀疏地面点云与已有DEM的融合方法

机载LiDAR采集的点云数据中会存在一些局部区域地面点稀疏的情况,利用这些稀疏地面点构建DEM时会出现“三角面片化”的问题,严重影响DEM的质量。为此,本文提出了一种局部稀疏地面点云与已有DEM的融合方法：将稀疏点云作为高精度控制点,在尽量保持原始DEM的地形形态特征的前提下,通过高斯核函数加权迭代插值算法对DEM进行高程局部改正,实现稀疏点云与DEM的一致性融合。试验分析表明,融合后的点云数据得到了较好的补充,由此构建的DEM地形形态自然,在精度上相对于融合前的稀疏地面点云有一定改善,在弱精度区域的可靠性有显著提升。     

CORS数据的地面变形和参考站稳定性分析

针对目前利用CORS观测数据进行地面变形和参考站点位稳定性分析时缺乏具有较好通用性的数据处理与分析一般流程和策略的问题,该文在对地面变形和参考站点位稳定性分析需要考虑的影响因素进行分析的基础上,提出了一种数据处理与分析的一般流程和策略,并针对大范围地面变形(或地壳板块运动)分析与小范围(局部)地面变形分析以及CORS参考站点位稳定性分析的不同特点,提出了相应的变形分析基准的合理选择与统一方法。实验结果表明:所提出的流程、策略以及基准选择与统一方法能够获得精确、可靠的地面变形和参考站点位稳定性分析成果。