Intel MKL在Bernese GNSS数据处理中的应用

为提高Bernese GNSS software数据处理效率，将英特尔数学核心函数库(math kernel library，MKL)应用于Bernese 精密定轨数据处理，对比分析多个MKL矩阵求逆函数与Bernese 原有程序的计算效率。使用2019-03全球200个测站北斗/GNSS数据进行实验分析，结果表明，采用参数预消除策略时，参数预消除步骤消耗时间明显大于矩阵求逆，使用MKL处理数据效率提升不明显；而未采用参数预消除策略时，使用MKL矩阵求逆函数可显著提高矩阵求逆效率，其中dpotri函数矩阵求逆计算效率最高，消耗时间平均值为133 s，相比Bernese 原有程序计算速度可提高13倍。     

多模GNSS非差精密定轨快速数据处理方法

针对IGS、MGEX和iGMAS的超大观测网数据,提出一种多模GNSS非差精密定轨的快速数据处理方法,分析超快速轨道产品的精度以及数据处理耗时。结果表明,4系统超快速轨道产品的数据处理效率得到明显提高。由于解算时间缩短,给数据准备和下载提供了充足的时间,全天的观测数据能够全部参与定轨解算,各系统的定轨精度均有不同程度的提高。     

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。     

里程计辅助车载GNSS/INS组合导航性能分析

车载GNSS/INS组合导航中,GNSS信号易受外界干扰而失锁,导致INS独立导航误差迅速累积。为提高车载松组合导航系统的精度和完整性,使用里程计观测信息结合非完整性约束辅助车载组合导航。考虑里程计刻度系数误差和IMU安装角影响,推导出里程计的输出模型,给出基于卡尔曼滤波的里程计辅助GNSS/INS松组合的数学模型。设计GNSS信号中断的数据实验,结果表明,里程计能有效抑制组合导航系统误差发散,在GNSS中断60 s或10 min的情况下,位置精度提高超过90%。     

改进抗差自适应EKF算法在GNSS/INS组合导航中的应用

在车载GNSS/INS组合导航中,抗差自适应滤波以其具有控制动力学异常和观测异常的能力成为实现综合PNT的关键技术之一。然而,不合适的决策算法和抗差因子会导致滤波进一步劣化。针对该问题,提出一种双窗口Sage-Husa抗差算法和一种改进的异常新息占比决策方法。采用松组合结构,利用异常新息占比决策对组合过程中出现的模型异常作出判断,针对观测模型异常和动态模型异常分别采用对应的抗差或自适应滤波。利用武汉市城区林荫道、街区多遮挡环境下动态实测数据进行分析。实验结果表明,该方案在复杂多遮挡环境下东、北、天3个方向上位置精度分别提升35.78%、38.94%、66.00%,位置均方根误差达到0.70 m、0.69 m、1.16 m。     

零速修正在GNSS/INS紧组合导航中的应用研究

为研究零速修正在GNSS/INS紧组合导航中的应用,提出综合利用GNSS/INS紧组合解算速度、IMU原始数据和多普勒观测数据的零速判断准则以及零速状态下的紧组合数学模型,并通过车载测试进行验证。结果表明,该零速判断准则对载体静止状态的判断与实际情况吻合良好,零速修正能够有效抑制载体静止状态下的IMU传感器误差积累,尤其是在卫星观测质量不好时。相对于不使用零速修正,在较短静止时间内,采用零速修正算法可以使卫星信号正常时的载体位置、速度精度分别改善27%、35%;卫星信号中断30~120 s时,载体位置和速度精度分别改善16%~75%和87%~97%;但卫星信号正常与中断时,姿态改善效果都不明显。     

导航卫星非差精密定轨测站选取策略分析

推导了测站分布对定轨精度影响的公式,提出一种兼顾测站数量、观测数据质量以及测站地理分布的测站选取策略。利用IGS和iGMAS全球观测网数据,设计了3种不同的测站分布方案,进行GPS精密定轨实验。结果表明,使用30个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到6.0 cm左右|使用40个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到3.5 cm的水平|使用50个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到2.8 cm以内|超过50个的测站对GPS定轨精度提高基本上没有贡献。     

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。     

浅谈SBAS系统在船舶导航中的应用

近年来,随着GPS技术的日趋成熟,各行各业使用GPS进行测量已经是常态化。人们对GPS的认知已经不满足于仅仅使用,对GPS信号误差的研究和试验,已经有了一定的成效,已经不满足于在局限的范围内进行测量,对于广域空间测量的开发和需求在不断地扩大,而SBAS系统的出现则解决了人们的这一需求。     

一种基于伪逆平差理论的导航星座整网定轨方法

针对分布式单星自主定轨存在的次优解及滤波易发散等问题,结合整网伪逆平差理论和航天器轨道动力学定轨理论,提出一种导航星座整网自主定轨方法。讨论卫星网与大地自由网平差方法的区别,结合伪逆平差和卫星动力学定轨方法,建立导航星座整网自主定轨方法,并给出整网定轨基本流程,最后以典型Walker星座为例进行整网自主定轨仿真验证。结果表明,在初始位置误差1 m、星间测量噪声0.1 m、不考虑钟差的条件下,星座自主运行5 d,每颗卫星的定轨误差均小于0.8 m,星座平均定轨误差小于0.5 m,验证了该方法的有效性。     

精密单点定位在GNSS区域网监测中的应用

基于精密单点定位软件PANDA,对陆态网络海南区域网2009、2011、2013年连续3期GNSS观测数据进行处理,得到各点在ITRF2008下的坐标;对各期结果进行分析,得出海南区域网的平均变化速度E方向为32.16 mm/a,N方向为-10.08 mm/a。结果表明,基于精密单点定位方法,可获得与基线解基本一致的速度信息。     

探地雷达技术在岩溶探测中的应用

以黄河万家寨库区右岸岩溶探测为例,论述了雷达探测方法的技术及其工作原理,并结合岩溶探测实例,分析了岩溶地质现象所产生的雷达波场异常的空间展布特征,划定了该测区溶洞、溶蚀裂缝等岩溶地质异常的空间展布范围,验证结果表明:探地雷达技术在浅层岩溶探测中的有效性.     

消费级无人机与GNSS接收机在地形图测绘中的应用及精度分析

随着倾斜摄影测量技术和人工智能的发展,消费级无人机在测绘行业得到了较好的应用.本文主要利用大疆精灵4和GNSS接收机,采用现场外业航拍、三维建模、空三解算、图形绘制等技术方法对测区进行大比例尺地形图测绘,利用全站仪对特征房角点进行地形图精度分析.通过实例分析,测图精度满足1∶500大比例尺地形图要求,提高了工作效率、节...     

基于GNSS的单波束测深系统在大中型水库水下地形测量中的应用

随着水库在经济社会发展中所起的作用日趋明显,对水库的开发、治理更加重视,获取高精度的水库水下地形数据变得更加急迫.随着测深技术、差分GNSS技术以及姿态传感器的不断发展,基于GNSS的测深系统为水下地形测量提供了全新的解决方案.通过合理规划测线,经过声速改正、吃水改正,利用船载GNSS导航定位和测深仪采集测深数据,经转...     

支持时空耦合计算的HTM-ST日地空间系统数据组织模型

数据组织模型是对科学数据进行有效管理、共享与应用的基础。日地空间物理学科通常采用基于语义标注的传统数据组织模型,但是该模型忽略了数据间的时空关系,难以支持大规模数据处理与关联分析,应建立一种支持时空计算的数据组织模型,从而有效支持当前日地空间物理领域对数据快速发现、精细结构识别、耦合关系研究与时空演化分析等方面的应用需求。鉴于此,本文提出了HTM-ST离散化时空数据组织模型,该模型在层次三角网格的基础上,在时间维度通过等长剖分进行扩展,从而形成离散化的时空剖分,采用时-空耦合编码将高维的剖分单元组织到一维空间中,并基于上述剖分结构与编码算法在HBase环境下设计了模型的存储方案。本文利用多颗极轨卫星的能量粒子探测数据实现了该数据组织模型的原型示范系统,并设计了基于该模型的时空查询算法和地方时全球数据插值算法,用于对该模型进行实验验证。实验分析表明,HTM-ST模型具有高效性和鲁棒性,可以作为面向时空关系的日地空间物理数据组织与存储基础。     

基于信噪比检验的双参数岭型Kalman滤波及其在BDS星地联合定轨中的应用

将Kalman滤波病态性诊断与处理相结合,提出基于信噪比检验的双参数岭型Kalman滤波。在分析Kalman 滤波的病态性以及岭型 Kalman 滤波的缺陷后,引入信噪比统计量度量每个待估参数受病态性影响的大小,将待估参数区分为涉扰参数和非涉参数,并利用两个岭参数对两类参数进行不同强度的修正,结合广义岭估计思想给出两个岭参数的选取方法。该算法在降低状态参数估计方差的同时尽量减少岭型Kalman滤波引入的偏差。利用STK仿真5颗GEO卫星+24颗MEO卫星+3颗IGSO卫星的北斗卫星星座并进行分布式自主定轨,结果表明提出的新算法能够有效改善病态性对Kalman滤波的不良影响,且相对于岭型Kalman滤波具有更高的定轨精度。     

NeQuick2模型在星载单频GPS实时定轨中的应用

在星载单频GPS实时定轨中引入NeQuick2三维电离层延迟改正模型,首先利用GIM对Klobuchar和NeQuick2模型进行精度评估,然后使用不同电离层改正方法模拟仿真星载单频GPS实时定轨实验。结果表明,当卫星轨道低于500 km时,相比于传统的改进Klobuchar改正的定轨精度,利用NeQuick2改正的定轨精度提高0.2 m左右,与双频伪距法定轨精度相当。     

电子地图业在卫星导航应用中的发展对策研究

本文分析了卫星导航应用中与地理信息产业相关的电子地图产业在国内外发展的现状与趋势,研究了新时期中国导航电子地图业的基本特征和作用,提出了电子地图产业的发展对策。     

基于DEM和地统计的森林资源空间格局分析--以武夷山山区为例

鉴于森林资源空间分布与地形的紧密相关,本文采用DEN与地统计学方法探讨武夷山森林主要树种蓄积量的空间格局。研究结果表明,地带性植被阔叶树由于受人为干扰趋向分布于高海拔、坡度陡的山地:杉木林在长年人工经营的过程中,逐渐占据林分的首要地位,因此主要分布在500m以下的低山丘陵:马尾松适生性较广,且明显倾向分布于(半)阳坡。地统计的分析发现各向同性的块金方差与基台值之比为0.5,即随机因素和空间自相关引起的空间异质性均各占一半,变程约24kin。在各向异性的变异中,0°和45°方向的曲线变化规律一致,随着空间距离的增加,半变异函数上升,达到基台值附近趋平,但90°和135°方向上,曲线的斜率则急剧上升。结果表明,虽然武夷山林区本身优越的地带性自然条件带来丰富多样的森林资源,地形也深刻影响着树木的天然分布,但是源于森林经营和管理的人为选择,较大程度地改变了武夷山林区森林天然的空间分布格局,森林蓄积量的空间异质性并不十分明显。由此可推断,随着城镇和经济的不断发展,该区域植被的水平地带性特征将愈加模糊,森林资源的异质性也将日渐减少。     

最小二乘方差分量估计在GNSS差分定位随机模型精化中的应用

使用最小二乘方差分量估计法对基于卫星高度角随机模型中的未知参数进行估计,通过实际观测数据,以负方差为指标,分析指数模型和各种三角函数模型的适用性,计算比较等权模型、指数模型、正切模型及余弦模型的基线向量解算精度,指出应根据实际使用情况合理选择随机模型,以提高定位精度。