高斯过程回归辅助下的GPS干涉反射积雪深度估测

本文对全球定位系统干涉反射技术进行了研究。以美国板块边界天文台计划提供的P101测站的GPS监测数据为基础,利用GPS卫星高度角低于某一角度时多路径效应明显的特点,构建高斯过程回归(GPR)辅助的GPS干涉反射积雪深度估测模型,并监测了测站周围的积雪深度。结果表明,GPR辅助的GPS干涉反射积雪深度估测模型输出的雪深估测值的精度,相比传统单星反演结果有不同程度的提高,并且更贴近实测雪深的变化,为地表雪深反演提供了新思路。     

关于GPS信号传播和接收误差的探讨

GPS测量技术是一种重要的现代测量技术,在各类测量活动中发挥着重要作用。笔者针对GPS测量的误差问题,从信号传播和信号接收两个方面进行分析,并提出了消除和消弱这些误差影响的方法和措施,主要方法有模型改正法和求差法。     

多通道GPS浮标接收机数据管理

差分GPS水下立体定位系统所有数据都是通过无线电台发送到船基控制中心,船基控制中心通过一个多通道浮标接收机同时接收所有浮标数据,并将所收到的数据通过串口发送控制中心的计算机。合理、高效地从接收到的数据中分离出各个浮标的数据,并从单浮标数据中分离各个数据语句是实现系统稳定工作的关键。本文提出基于链表、队列数据结构的多通道浮标接收机的数据分离和同步数据提取算法,实现了多通道GPS浮标接收机数据管理,软件运行的结果显示该算法高效地为水下GPS定位系统的状态监视和定位解算提供了正确的数据。     

GPS接收机专用芯片组技术发展

在总结国外现有的完整GPS接收机专用芯片组最新情况的基础上，结合典型的芯片产品，阐述了GPS接收机专用芯片组从分立式器件到片上系统、再到单片式接收机的技术发展过程、现状和趋势。     

一种GPS多路径反射信号的雪深反演

针对传统雪深测量缺乏必要时空敏感性的不足,该文在分析GPS信号多路径反射模型的基础上,利用GPS信噪比观测数据,通过分离提取多路径反射分量研究其时频特性,探讨GPS多路径信号与雪深及其变化关系并进行反演建模。依据菲涅尔反射区理论,确定了反射区域范围,进一步探讨卫星、波段选择及初始反射高度确定等。对比实验研究表明,反演结果与实测值吻合较好,相关系数为0.93,均方根误差为8.6cm;信噪比多路径反射分量的频率能有效跟踪积雪深度的变化。     

基于MODIS雪盖数据的北疆雪深多元非线性回归克里金插值

为了提高北疆地区雪深时空分布监测的准确性,以该区域48个气象站点2006年12月—2007年1月的月平均雪深观测数据为基础,通过分析月均雪深空间自相关性及其与经纬度、高程的相关性,结合MODIS雪盖数据构建了多元非线性回归克里金插值方法,插值获得了北疆地区较高精度的雪深空间分布数据。将插值雪深数据与普通克里金插值法、考虑高程为辅助变量的协同克里金插值法的预测结果进行比较,结果表明:1相对普通克里金和协同克里金方法,多元非线性回归克里金法的12月份雪深预测精度分别提高了15.14%和9.54%,1月份的提高了4.8%和6.7%;2由于充分利用了经纬度和地形信息,多元非线性回归克里金法的雪深预测结果可提供更多细节信息;3预测结果客观地表达了雪深随经纬度和地形变化的趋势,反映了积雪深度的空间变异性;4基于不显著相关的协变量高程的协同克里金插值法预测的雪深数据精度劣于普通克里金插值法的预测结果。     

Remote sensing of mountain snow using active microwave sensors: a review

This work provides an overview of various methods for estimating snow cover and properties in high mountains using remote sensing techniques involving microwaves. Satellite-based remote sensing with its characteristics such as synoptic view, repetitive coverage and uniformity over large areas has great potential for identifying the temporal snow cover. Many sensors have been used in the past with various algorithms and accuracies for this purpose. These methods have been improving with the use of Synthetic Aperture Radar sensors, working in different microwave frequencies, polarisation and acquisition modes. The limitations, advantages and drawbacks are illustrated while error sources and strategies on how to ease their impacts are also reviewed. An extensive list of references, with an emphasis on studies since 1990s, allows the reader to delve into specific topics.     

基于GPS新型L5信号的地表雪深反演研究

利用GPS多路径反射信号测量地表雪深具有全天候和高时空分辨率的特点,因此其可作为一种代替气象站监测雪深的新手段。然而,先前大多数研究仅使用了GPS L1和L2C波段信噪比数据探测积雪深度。为验证新型的L5信号在雪深反演方面的优越性,本文阐述了GPS-R技术反演雪深的原理,利用Lomb-Scargle周期图法所处理的受积雪表层影响的信噪比数据计算了频谱振幅强度,通过获取频谱特征值与天线高度的关系求解雪深值,最后分别与L1反演结果和实测雪深数据进行了对比。试验结果表明：与现有的GPS-R测量雪深结果相比,利用新型的L5反射信号反演地表雪深的精度更佳;采用GPS-R技术探测雪深对把握测站区域内的雪深变化情况和淡水资源储量具有重要价值。     

Generation of a consistent absolute phase-center correction model for GPS receiver and satellite antennas

The development and numerical values of the new absolute phase-center correction model for GPS receiver and satellite antennas, as adopted by the International GNSS (global navigation satellite systems) Service, are presented. Fixing absolute receiver antenna phase-center corrections to robot-based calibrations, the GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) and the Technische Universität München reprocessed more than 10 years of GPS data in order to generate a consistent set of nadir-dependent phase-center variations (PCVs) and offsets in the z-direction pointing toward the Earth for all GPS satellites in orbit during that period. The agreement between the two solutions estimated by independent software packages is better than 1 mm for the PCVs and about 4 cm for the z-offsets. In addition, the long time-series facilitates the study of correlations of the satellite antenna corrections with several other parameters such as the global terrestrial scale or the orientation of the orbital planes with respect to the Sun. Finally, completely reprocessed GPS solutions using different phase-center correction models demonstrate the benefits from switching from relative to absolute antenna phase-center corrections. For example, tropospheric zenith delay biases between GPS and very long baseline interferometry (VLBI), as well as the drift of the terrestrial scale, are reduced and the GPS orbit consistency is improved.     

NDSI与NDFSI结合的山区林地积雪制图方法

积雪是冰冻圈的重要组成部分,因其在可见光波段的高反射率、低导热率的特性以及大面积的覆盖,成为全球辐射平衡的重要决定因子。在中纬度的干旱和半干旱山区,季节性的冰雪融水是春季河川径流的主要补给水源,山区积雪分布的变化对融雪期河流径流量的波动具有重要影响。当前的积雪产品在下垫面为山区林地时会低估积雪面积,从而影响了山区水文过程模拟的精度。本文基于Landsat OLI影像,采用归一化差值积雪指数NDSI和归一化差值林地积雪指数NDFSI相结合的方法,对春季融雪期的阿尔泰山区泰加林地进行积雪识别,并采用海拔高度、温度、以及对应的高分数据对提取结果进行了定量分析。结果表明,采用NDSI进行积雪识别时,山区林地的积雪会被大量漏分;对林地像元采用NDFSI阈值法可以区分林地中是否有积雪分布。NDSI和NDFSI相结合的积雪识别方法操作简单,不需要提供森林分布图等辅助数据,可以有效提高山区林地复杂环境下积雪制图的精度。     

一种改进的GPS微弱信号捕获方法

介绍了GPSL1载波中C/A码的捕获算法,以快速傅立叶变换为基础,采用相关积分和非相关积分对较长的信号进行处理,实现对GPS微弱信号的捕获。为验证这一算法,利用一组在室内采集的GPSL1C/A码IF数据,采用一般的信号捕获方法和改进的信号捕获方法分别进行了处理。结果显示,采用改进的方法捕获到了较微弱的GPS信号,提高了接收机的灵敏度。     

GPS软件接收机弱信号捕获系统设计

通过所建立的GPS接收信号模型,从消除互相关干扰的角度出发,设计了GPS弱信号捕获系统。并通过仿真测试出相关的系统参数及系统对捕获灵敏度的改善程度。     

恶劣环境下GPS/BDS混合双差模糊度固定性能分析

针对在恶劣观测环境下每个GNSS系统只观测到较少的几颗卫星,采用标准双差模型很难实现整周模糊度固定的问题,该文对GPS/BDS系统间混合双差模型进行研究,利用该模型计算出GPS/BDS系统偏差。在此基础上,利用实验分别对模拟和真实恶劣观测环境下的模糊度固定性能进行分析,实验结果表明,恶劣环境下GPS/BDS系统间混合双差模型表现良好,相较于经典的双差模型可将模糊度固定平均所需时间分别缩短43%和33%,模糊度固定成功率分别提高107%和31%。     

IRNSS和QZSS在各自主服务区域的L5定位性能评估：独立系统与GPS联合

印度区域导航卫星系统（IRNSS）与日本准天顶系统（QZSS）是近年来宣布正式运行的两个区域卫星导航系统。本文首先评估了IRNSS和QZSS在各自主服务区域的L5信号单点定位性能。然后,为了探究导航星座结构差异对各区域系统联合GPS在城市峡谷环境下定位性能的影响程度,详细对比分析了卫星截止高度角为5°、15°、25°、35°、45°、55°时各区域系统在其主服务区内联合GPS定位的表现。结果表明：① IRNSS在其主服务区内可提供全天连续独立L5定位服务,水平方向定位精度小于2.50m,高程方向定位精度小于4.10m;② QZSS在其主服务区内只能提供全天部分时段的独立L5定位服务,水平方向定位精度小于4.80m,高程方向定位精度小于7.40m;③由于QZSS独特的星座结构,其在主服务区城市峡谷环境中联合GPS定位的性能要优于IRNSS在其相应主服务区联合GPS定位的表现,尤其是在天空视野有限的情况下。本文结果对决策者设计新的区域导航系统具有一定的参考价值。