GPS卫星定轨研究及STK仿真分析

首先对GPS卫星的轨道定轨的原理进行了简单描述,以卫星的广播星历数据为基础,计算出卫星的16个轨道参数,进而得到该卫星任一时刻的瞬时坐标。以2017年4月7日的GPS07号卫星的广播星历数据为例,计算该GPS卫星当天的轨道坐标,并将结果与当天IGS提供的精密星历所提供的卫星轨道坐标进行比较,计算结果显示广播星历误差可达5 m。最后使用STK软件调用MATLAB软件读取数据进行仿真分析,模拟出卫星的轨道,并计算出卫星的坐标,数值结果可为轨道设计提供技术参考。     

轨道点线路里程的一种计算方法

轨道各项几何状态参数均与线路的设计里程相对应,因此要评价轨道的平顺性,必需要先计算出轨道点里程。通过分析轨道点与线路五大桩的几何关系,从而定位轨道点对应到设计线路上最近点所在的线型;然后分别在直线、圆曲线以及缓和曲线利用极值原理严密地推导出轨道点里程的数学模型。解决了以往计算过程中人为干预和可能出现的多值性等问题,并以此对某高速铁路的轨道点里程进行了计算。     

GPS卫星精密星历的轨道插值

IGS只提供采样率为15 min的精密星历,而在卫星精密导航、定位等计算中需要更高采样率的轨道位置,因此需要通过轨道插值的方法对精密星历进行加密。以1 d间隔30 s的插值数据为基础,分别使用常规算法和滑动算法对轨道插值常用的拉格朗日插值和切比雪夫插值进行分析,可为卫星轨道插值计算时选取插值方法、阶次提供理论依据。结果表明,利用常规算法计算,两种插值的最佳精度均能达到mm级;利用滑动算法计算,两种插值的最佳精度均能达到亚mm级;相同条件下滑动算法的精度优于常规算法,滑动算法的计算结果比常规算法更稳定,且对龙格现象有抵抗力。     

定位卫星轨道监视系统研究

与卫星测控中心的卫星轨道参数相比,地球同步卫星定位系统中轨道计算子系统所计算出的卫星星历数据具有实时性强、精度高的特点,如何有效利用该星历数据来分析卫星轨道运行情况是该领域的一个热门研究课题。在介绍卫星轨道测定法的基础上,提出了以卫星速度变化率和卫星星下点为主要监视内容的卫星轨道监视系统,通过系统的试运行结果可以看出,该系统能够有效地监视卫星的瞬时和长期运行情况,为卫星的在轨运行管理提供了一种直观、形象的监视方法。     

高速铁路轨道中长波平顺性参数计算方法

高速铁路轨道中长波平顺性参数的计算方法是高速铁路轨道精测与精调的核心技术,现有的中长波平顺性参数计算多采用以轨道点法向偏移量代替矢距差(即设计矢距与实测矢距之差)的近似计算方法。由于该算法忽略实测弦线端点偏差的影响,导致轨道实测轨向(高低)计算结果与严密算法计算结果存在一定的偏差。鉴于现有近似算法存在准确度低的缺点,文中在现有近似算法的基础上提出一种改进算法,并通过对轨道实测坐标数据的计算和对比,验证改进算法的可行性和准确性,并提高高铁轨道中长波平顺性参数计算结果的准确度,可为高速铁路轨道精测与精调提供参考。     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响.通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°～66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV作为指标确定了初选卫星星座.结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案.探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局.     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响。通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°~66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV值作为指标确定了初选卫星星座。结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案。探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局。     

GPS精密轨道插值误差及方差估计

分析了影响GPS精密轨道插值传播误差精度的因素,给出了IGS精密星历误差在多项插值中的传播模型及传播误差的方差分量计算方法,为评定GPS插值轨道的精度提供了量化的客观依据,并用算例证明了卫星插值轨道的传播误差精度与精密星历误差精度在同一量级。     

Gauss-Jackson积分器算法分析与验证

针对卫星轨道数值积分、变分方程解算等问题,研究了Gauss-Jackson积分器的原理和计算流程,提出了移位重排方式来优化其存储方式的方法,采用开普勒轨道、庞加莱轨道根数、状态转移矩阵等多种参数评估其性能,并与Runge-Kutta、Adams-Cowell等数值积分器进行了比较。计算结果表明,由于对启动点引入中值改正,Gauss-Jackson数值积分器的计算精度高、速度快,可为卫星轨道数值积分和变分方程求解等问题提供稳定、高效的算法。     

星载GPS接收机定位误差对卫星轨道根数的影响分析

在低轨卫星上安装星载GPS接收机、为卫星提供位置速度与轨道参数的应用已越来越广泛。星载接收机实时定位的位置误差和速度误差会对计算出的卫星轨道根数产生影响。本文用模拟数据分析了定位误差对卫星轨道根数的影响。结果表明:速度误差对轨道根数的影响远大于位置误差对轨道根数的影响。     

1维直接线性逆变换原理及其应用研究

根据1维直接线性变换,本文提出了逆向1维直接变换公式及其解算方法,然后利用单张数码影像通过逆向1维直接线性变换公式获取建筑物的高度信息,为数字城市的建设提供基础3维数据。最后通过实验验证了该算法的可行性。     

厘米级高程异常地形影响的算法及特征分析

从厘米级精度要求出发,通过进一步分解Molodensky级数解,推导出高程异常地形影响项的算法公式,初步分析这些地形影响项的精细特征,推荐一套适合厘米级似大地水准面精化的Molodensky解实用简便的算法公式,结合实例测试验证了厘米级地形影响的技术特征。文章指出,在我国丘陵与山区,要使似大地水准面达到厘米级精度,必须顾及Molodensky二阶项的影响;在我国西部、西南某些大倾角地形地区,由于线性Molodensky级数解不收敛,采用线性Molodensky算法计算高程异常的地形影响难以保证似大地水准面精度达到厘米级,发展合适的似大地水准面精化理论是大倾角地形山区厘米级大地水准面对局部重力场逼近技术提出的理论要求。     

平稳函数线性内插的教学探讨

平稳函数线性内插是最小二乘配置的一种特例.本文结合测绘专业教学中采用较多的经典教材<测量平差原理>,对教材中的内插公式做了通用表达形式的推导,在保持原书编排风格的同时,不仅增强了原公式表达的逻辑性,而且,新的补充公式的推导,使教材中通过算例显示并强调的信号估值及其方差的特性,从理论上得到了较为严谨的证明.     

论地形垂线偏差中央区贡献的计算

本文根据Ｎｏｗｔｏｎ‘ｓ引力公式，推导出地形垂线偏差的求积公式，通过奇异积分变量变换，推出了一些新的地形垂线偏差计算公式，这些新的计算公式，有效的处理了中央区的奇异积分问题。     

线性规划原理在城市道路控制点标高优化设计中的应用

分析了影响城市道路标高设计的因素，认为城市道路控制点的标高设计可用线性规划理论来辅助解决，并用一例子加以说明。     

一种基于物方几何约束的线阵推扫式影像坐标反投影计算的快速算法

根据物点坐标计算其对应的像点坐标即坐标反投影计算,是线阵推扫式影像处理的基础.由于线阵推扫式影像多中心成像的特点,必须通过迭代计算物点在成像时刻对应的扫描行,然后再精确计算物点对应的像点坐标,因此,坐标反投影计算的效率直接影响线阵推扫式影像的处理效率.本文提出一种基于物方几何约束的线阵推扫式影像坐标反投影计算的快速算法.该算法采用了一种高效的基于物方投影几何约束的最佳扫描线搜索策略,基于线阵推扫式影像特有的摄影几何约束,将传统的基于CCD探元焦平面坐标约束的像方迭代搜索过程,转化为基于各扫描行中心投影面约束关系的物方简单几何计算的搜索过程,从而有效地避免了传统像方搜索策略中基于严密传感器数学模型的繁琐计算,有效减少了最佳扫描线搜索的计算量.通过对机载和星载推扫式影像数据的实验,验证了该算法的可行性、精确性和高效性.     

基于线性模型的CPⅢ平面控制网平差

本文在分析传统CPⅢ平面控制网平差特点的基础上,提出一个新的数学模型,其函数模型为线性模型,随机模型通过最小范数二次无偏估计来确定。利用该数学模型进行平差计算,不需要计算待求参数近似值,不需要迭代计算,因此具有计算工作量小、形式简单等特点。为验证该模型的正确性,编制了程序,模拟观测数据进行平差计算。通过对大量实验数据的分析,证明该模型是可行的。     

上海规划竣工验收测绘建筑面积计算规则的探讨

规划竣工验收测绘的成果是规划管理部门进行规划竣工验收工作的重要依据,规划竣工验收测绘的建筑面积计算,除了以GB/T50353《建筑工程建筑面积计算规范》为标准外,还要依据上海市的地方规范和规范性文件。本文对相关的规范及文件进行了详细分析和探讨,以便技术人员和管理人员在实际工作中正确使用。     

遥感图像线性影纹理解专家系统设计与实现

线性影纹信息是遥感图像中的一类重要信息,线性影纹信息自动提取是遥感图像智能解译的重要研究领域。笔者采用基于特征对象的专家系统技术来完成线性影纹信息的简单类别提取,设计并实现了线性影纹理解专家系统;阐明了系统结构,解译规则获取、表达,基于消息的不确定性推理机及解释机的设计;最后利用系统做了线性影纹类别提取实验,结果表明基于特征对象的专家系统用于线性影纹类别自动提取是切实可行的,并具有较高的提取精度。     

Applications of Lodrigues matrix in 3D coordinate transformation

Three transformation models (Bursa-Wolf, Molodensky, and WTUSM) are generally used between two data systems transformation. The linear models are used when the rotation angles are small; however, when the rotation angles get bigger, model errors will be produced. In this paper, we present a method with three main terms: the traditional ? rotation angles θ, φ, ψ are substituted with a,b,c which are three respective values in the anti-symmetrical or Lodrigues matrix; ? directly and accurately calculating the formula of seven parameters in any value of rotation angles; and ? a corresponding adjustment model is established. This method does not use the triangle function. Instead it uses addition, subtraction, multiplication and division, and the complexity of the equation is reduced, making the calculation easy and quick.