利用恒星日滤波削减油田井架BDS多路径效应

针对油田井架全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)动态变形监测中存在的多路径效应,限制了变形监测的精度,提出一种BDS(Beidou navigation satellite system),双频单历元恒星日滤波方法削减多路径效应。该方法针对北斗导航卫星系统BDS不同类型卫星,通过单差残差序列提取多路径误差,并基于观测值域对各颗卫星单差残差序列进行改正,再利用LAMBDA方法固定模糊度,解算坐标。通过油田井架模拟及实际监测数据,对多路径误差改正前后的单差残差以及基线解进行分析。结果表明：该方法可以有效削弱油田井架环境的多路径效应,提高定位精度。在模拟试验中,东北天方向精度较改正前提升46.4%、35.5%、42.7%;实际工程监测试验中,东北天方向精度较改正前提升14.7%、11.4%、19.2%。     

海洋环境对GPS多路径效应影响分析

为了解海洋环境对GPS多路径效应的影响,基于海边两个测站的观测数据,利用Anubis软件对两测站多年、多天数据在海洋环境与陆地环境下受多路径效应影响的差异进行对比分析。结果表明:(1)低卫星高度角时,随着卫星高度角的降低,海洋环境和陆地环境下的多路径误差都逐渐增大,且海洋环境下的多路径误差增幅明显大于陆地环境下的增幅。(2)当卫星高度角小于20°时,海洋环境下的多路径误差大于陆地环境下的多路径误差;当卫星高度角大于20°时,海面方向和陆地方向多路径误差差异较小。     

水环境下GNSS多路径消除方法适用性研究

水环境会产生严重的多路径效应,为提高GNSS在水环境下的监测精度,对传统多路径消除方法在水工建筑监测结果的影响进行研究,证明恒星日滤波不适用于水环境下的多路径消除。分别对湖面试验和船闸试验所得数据使用恒星日滤波与移动平均法对多路径效应进行消除,恒星日滤波对湖面数据精度的提升均在25%以下且不稳定,有时甚至会增大误差;移动平均法对湖面数据精度的提升大多在50%,船闸数据的处理也能够得到相似结果。湖面和船闸试验表明：移动平均法比恒星日滤波对于大面积水域的多路径消除效果更好。该研究结果可为水工建筑变形监测时多路径消除提供参考。     

GPS/BDS空间可见性与GDOP分析

先给出了卫星可见性模型,然后给出了GPS/BDS组合几何精度因子(GDOP)计算公式,通过近期一组实测的GPS与BDS星历计算了全球范围内不同观测高度处的组合星座卫星可见性与GDOP值,揭示了卫星可见性与GDOP值随空间观测高度变化的规律。     

基于子空间相关运算的GNSS欺骗干扰检测研究

针对全球导航卫星系统GNSS(global navigation satellite system)面临的欺骗干扰问题,提出了一种基于子空间相关运算的GNSS导航信号欺骗干扰检测算法,该方法以单周期伪随机序列的中频采样信号作为样本,依据设定的多普勒频移搜索步长,获得多组采样序列,并计算自相关矩阵,经特征值分解构建了以伪随机序列为基础的信号子空间。通过已知的伪随机序列循环移位对信号子空间进行相关运算,根据相关峰值数量判断是否存在欺骗干扰。仿真结果验证了算法的有效性,并从搜索范围、搜索步长、信噪比等多个角度验证了算法的鲁棒性,结果表明：本方法能够较好地抑制信号的普勒频移的影响,并在较低信噪比情况下仍具有较高的检测精度。     

一种新型星载GNSS-R系统的地面验证实验

利用全球导航卫星系统的反射信号GNSS-R(global navigation satellite system-reflection)对海洋进行观测,目前已经成为一种新型遥感手段。介绍了一种最新研制的GNSS-R系统,以及使用该系统在北京怀柔水库开展的GNSS-R岸基测高实验。实验的目的,是在理想的湖面条件下验证系统的性能和检验测高算法的精度。实验得出:该系统能够在天线各阵元组合情况下实现GPS-R(global position system-reflection)信号的接收和处理;在把反演结果平均到1h后,使用C/A码的测高精度可达分米数量级。     

东海区海洋观测站GPS数据质量检核和分析

利用TEQC软件对中国沿海GNSS业务化观测系统东部海区20个观测站2009-2015年的GPS连续观测数据进行质量检测,分析多路径效应(MP)与周跳比(o/slps)和信噪比(SNR)的相关性。分析结果表明:受接收机性能老化影响,观测数据质量整体呈下降趋势;多路径效应与周跳比和信噪比存在较强的负相关;观测数据质量对解算结果精度有一定影响,剔除多路径效应较大的卫星观测数据可有效提高解算精度。     

电离层折射误差的多频改正方法及精度分析

基于GPS多频观测值的线性组合处理电离层折射误差的原理和方法,推导了电离层延迟的多频消除组合公式,并估计这些线性组合观测值的观测精度和适用范围,验证了用多频观测值组合改正电离层误差的可行性和有效性。GPS现代化后,充分利用增加的第三个导航频率,用三频组合观测值对电离层折射误差进行改正,可以考虑到高阶电离层延迟效应,更有效地提高GPS定位精度。     

基于三频观测值中长基线快速动态定位方法

针对全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)的中长基线快速动态定位,提出了一种基于三频组合观测值的实时动态差分(real-time kinematic, RTK)卡尔曼滤波定位方法,以位置参数和宽巷组合观测值的双差模糊度为状态向量进行参数估计,采用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)方法搜索固定模糊度,以改正后的超宽巷组合观测值为高精度“伪距”,以宽巷组合观测值作为载波相位进行定位解算。通过香港和河南省境内的两组中长基线实验数据,详细分析了该方法在中长距离下的快速动态定位解算性能。实验结果表明,采用该方法宽巷模糊度可实现单历元固定,在静态固定率达到约100%,动态情况下固定率也可以达到约65%,达到了快速高精度定位解算的要求,平面位置精度均能实时达到厘米级。     

北斗导航卫星迭代双向卡尔曼滤波定轨

以不同天的广播星历拟合初值结果作为北斗星导航系统(BDS)卫星轨道解算参数初值,分析了状态参数不同初始值对BDS双向卡尔曼滤波定轨结果的影响。针对卡尔曼滤波系统不稳定时或弧段长度未能使卡尔曼滤波达到稳定时,初始值的误差对BDS卫星滤波结果影响较大的情况,提出了将双向卡尔曼滤波定轨解算得到的卫星初始历元状态参数估计值作为初值,其他参数初值重新解算,初始方差保持不变,进行迭代计算的迭代双向卡尔曼滤波定轨算法。实验结果表明,在相同初始先验方差的情况下,迭代双向卡尔曼滤波定轨方法整体提高了BDS卫星轨道精度。     

沿海验潮站GNSS观测网BDS与GPS基线处理精度分析

为了评估北斗卫星导航系统（BDS）用于验潮站沉降监测的可靠性和精度,该文利用北海区沿海8个验潮站2022年全年的GPS和BDS观测数据,从基线解标准均方根误差、基线重复性和GPS与BDS基线互差等方面对GPS和BDS解算结果进行对比分析。结果表明,BDS基线解的NRMS值在0.17～0.25之间,GPS基线解的NRMS值在0.18～0.23之间,二者基线解的NRMS值基本相当;GPS基线解的长度和各分量基线重复率平均值要小于BDS,从GNSS网固定误差和比例误差看,GPS和BDS的基线长度重复性精度达到10-9～10-8量级,基线东西和南北分量重复性达到10-9量级,基线垂直分量重复性精度达到10-7～10-8量级。在GPS和BDS基线结果互差方面,GPS解算得到的基线长度均要大于BDS,二者平均差值为10.7 mm;东西分量差值最小,其次是南北分量,垂直分量差异最大,南北分量、东西分量和垂直分量差值平均值分别为-8.5 mm、-3.7 mm和10.6 mm。南北分量、东西分量、垂直分量和基线长度差值平均值最大值分别为23.6 mm、20.9 mm、30.4 mm和22.1 mm。总体...     

声速剖面改正对多波束测深的影响

声波在水中的传播受水的温度、盐度、深度以及时间等因素的影响,并且受水介质的运动而经常发生复杂变化。不同的声速结构将直接影响波束射线的空间路径,因此声速剖面的改正直接影响着多波束测深的精度。通过实测的几种变形的海底地形,阐明了声速剖面改正对多波束测深精度的影响,以及如何在测量过程中和数据后处理中避免、消除声速剖面改正带来的测深误差,提出了切实可行的方法。     

海洋测深的波束角效应及其改正

测深仪波束角效应使记录的测深图像(海底地形)产生变形,本文将测深仪波束角效应分为三种:时移效应;双曲线增伪丢失效应;深度丢失效应。并对这三种效应进行了分析研究,提出了改正方法,不同类型海底地形的数值试验结果证实了该方法的有效性,该方法可极大地提高海洋测深的精度和可靠性。     

远距离GNSS潮位测量精度的影响因素研究

为实现远岸潮位精确监测,从天线类型、浮标姿态改正、数据处理模式等影响因素进行了远距离GNSS浮标潮位测量精度的分析研究。结果表明:相比于非扼流圈天线,采用扼流圈天线可有效提高GNSS浮标数据观测质量,获得较高精度的定位结果;姿态改正对浮标天线高误差达厘米级,潮位提取中可通过低通滤波器有效消除;远距离潮位测量(基线大于300 km)中PPP潮位精度整体优于PPK潮位;GNSS潮位测量精度受海况影响严重,四级海况以内,潮位测量精度优于10 cm,可以满足远距离潮位观测精度的要求。     

修正Kalman滤波技术在复杂环境DVL标定中的应用研究

声学多普勒计程仪的安装偏角误差和比例因子误差是影响水下自主导航精度的主要误差源,需要进行精确误差标定.然而任何声呐性能均与海洋环境密切相关,如何实现复杂环境精确标定是计程仪工程应用中面临的实际问题.为此,在分析真实测速数据统计分布基础上,提出了一种基于修正Kalman滤波预处理的误差校准方法,并与标准Kalman滤波预...     

基于小波神经网络的电离层TEC短期预报

提出利用神经网络中的小波神经网络技术(WNN)对全球的电离层总电子含量进行预报,以国际全球定位系统服务(IGS)发布的电离层TEC数据资料为样本,并用发布的已知TEC进行检核,分析了全球预报精度及不同纬度的预报精度。试验结果表明,小波神经网络的短期预报结果能很好地符合已知数据,预报的精度较高,预报值和已知值之差小于3TECU的电离层格网点数占总格网点数的百分比都在90%以上,随着时间的推移,比值下降并不明显。     

基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法

常规精密单点定位实时反演水汽,存在精度低或稳定性差等问题,因此提出了一种基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法。首先利用参考站的天顶对流层延迟解算观测值改正信息,然后对流动站共视卫星的观测值进行误差改正,利用IGU预报星历和钟差产品,采用PPP算法进行实时水汽反演。以中国香港HKSC为流动站,分别选取中国台湾TWTF和中国香港HKWS作为参考站,开展参考站辅助的PPP实时水汽反演试验。结果表明,分别以无线电探空数据和ECMWF数据为参考,本方法4个时段的平均标准差分别为1.9 mm和2.9 mm;相比基于IGU的常规PPP实时水汽反演方法,精度分别提升60%和51%。本方法参考站的选择不受距离限制,精度与使用IGS事后精密星历的PPP水汽反演基本一致,相比常规PPP和相对定位方式的实时水汽反演具有明显优势。     

基于无人机与卫星图像的大型绿藻孔石莼(Ulva pertusa)遥感估算研究

卫星影像是监测海面漂浮绿藻的重要数据源, 但是混合像元的存在使得绿藻提取存在一定的误差。想要实现近海区域底栖绿藻的精细监测, 需要解决绿藻亚像素覆盖度的问题。本文以厘米级分辨率无人机数据的绿藻提取结果为基准, 通过分析Landsat卫星影像绿藻光谱, 建立绿藻亚像素覆盖度与多种植被指数和多个特征波段反射率的反演模型。结果表明, 蓝、绿、红波段反射率与绿藻亚像素覆盖度呈现较好的线性关系, 随着绿藻亚像素覆盖度递增, 蓝、绿、红波段反射率的值均递减。将蓝、绿、红波段的三种绿藻亚像素覆盖模型进行验证, 发现绿波段反射率所建立的反演模型具有更高的准确性, 决定系数、均方根误差、平均相对误差分别为0.92%、0.07%、10.85%。本文所建立的模型可以估算大型绿藻亚像素覆盖度, 实现Landsat卫星影像对大型绿藻的精细监测。     

基于VB-FAH指数的黄海绿潮遥感监测及对比研究

目前绿潮遥感监测手段大多基于单一遥感数据,局限性很大,为了弥补监测中空间分辨率和时间分辨率低的问题,基于多源遥感数据,结合虚拟基线高度浮藻指数VB-FAH(virtual-baseline floating macro Algae height)和人工辅助判读方法,对2015—2016年黄海发生的绿潮(大型绿藻——浒苔(Ulva prolifera))进行了动态监测,并利用两景同步影像比较了高分一号卫星WFV(GF-1 WFV)数据和资源一号04星WFI(CBERS-04 WFI)数据的监测结果,同时也对卫星影像监测和船载监测结果进行了比较。结果表明:CBERS-04 WFI数据的监测结果与GF-1 WFV数据相比产生了15.3%~37.32%的相对偏差,主要原因是空间分辨率的差异导致的混合像元效应。对卫星影像监测结果与船测数据进行叠加对比,可以发现在Ⅲ级以上的绿潮数量级中卫星影像的监测精度较高。绿潮暴发的过程持续100 d左右,4月底—5月初绿潮开始在苏北浅滩浊水区出现,随着外界因素逐渐达到适宜生长的条件,绿潮不断生长直至暴发,并随黄海表层流向北漂移,直至山东半岛南部沿岸,7月份和8月份是绿潮的消亡阶段,8月中旬绿潮基本消亡。本研究成果提高了监测精度,可为绿潮的防控提供有效的信息支持。     

两种多波束反向散射强度数据归一化方法的建立与分析

多波束反向散射强度数据应用广泛,但由于受到角度响应的影响,导致生成的多波束声呐图像质量偏低,且现有角度响应改正方法在复杂海底底质环境下适应性较差。为此本文对散射强度进行分析,给出了两种多波束反向散射强度数据归一化方法,分别为基于高斯拟合以及角度响应的散射强度改正方法,前者主要是基于散射强度的变化规律进行改正,而后者则是基于声波的散射机理进行改正。实验结果表明两种方法较传统改正方法精度均有约30%的提升,并且角度响应方法较高斯拟合方法改正精度更高,但计算效率有所下降。以上实验验证了两种方法的有效性,实现了散射强度数据的归一化,提升了多波束声呐图像的质量。