GPS变形监测动态数据处理中卡尔曼滤波的应用

介绍了卡尔曼滤波的基本原理,针对常规GPS变形监测数据处理中存在着不连续、非实时的缺点,结合卡尔曼滤波的特点,运用三峡实测数据对GPS变形监测动态数据处理中卡尔曼滤波的应用进行研究。并采用各点点位位移速度图对所建立的函数模型进行验证,同时对状态方程的建立及初始值的选取进行分析总结。     

基于变形监测管理系统中预测模型的研究

预警报警功能作为建(构)筑物变形监测信息管理系统中的重要功能,其可靠性和精确度显得尤为重要。建(构)筑物变形监测管理系统中所用到的灰色模型与回归分析模型具有良好的可靠性和稳定性,在模型基础上进一步延伸,提高其预测精度,针对多尺度时间序列各尺度单支预测与整合重构的基础上,对变形监测数据进行小波分解成各尺度的子序列,根据各子序列性质配置适合的回声状态网络并进行单支预测,预测子序列经过权值计算重构成预测的序列。实验表明:小波分解理论基础上的回声状态模型预测精度较高。     

高速公路软土地基沉降变形监测分析与预报

通过对高速公路软土地基沉降变形监测的非等步长观测序列进行数据处理后,变成等步长的数据序列,运用GM(1,1)模型进行变形分析与预报,得出了有益的结论。     

基于空间交会GPS信号遮挡模型的建模与仿真

GPS应用于空间交会的相对导航具有广泛的应用前景,但两航天器相对运动时,航天器本身及地球曲率对GPS信号的遮挡是影响GPS相对导航可靠性的重要因素。研究了航天器单天线信号遮挡模型的双天线信号遮挡模型,通过数字仿真验证了数学模型的可行性,分析比较了两种数学模型在两航天器不同相对导航间距时GPS信号受遮挡情况,指出双天线相对导航系统相对于单天线相对导航系统性能的优越性。     

提高水下GPS定位精度方法研究

水下GPS定位是近几年发展起来的高新技术.承载GPS接收机的海上浮标由于受海浪的影响,使得GPS接收信号附加了海浪信息,最终影响到水下目标的精确定位.针对海浪影响水下GPS定位精度现状,提出基于样条函数的数据分频处理方法,从而有效地分离海浪引起的长周期性漂移误差和短周期性随机误差,提高水下GPS定位精度.通过对实测数据的处理,证明了该方法的有效性.     

GPS浮标数据反演海浪谱的理论仿真与试验验证

GPS浮标作为一种新型的海洋测量设备,近年来在海面高度现场测量和星载高度计定标方面取得了重要应用。通过仿真试验对反演海浪谱的方法和流程进行研究,旨在探索从GPS浮标测量的海面高度序列中提取海浪谱的方法。首先,使用Longuest模型生成了海浪波面位移时间序列,并通过Pierson-Moscowitz风浪谱对波面位移的统计特性进行约束,其随机性由相位引入。结合典型潮汐和GPS浮标仪器噪声的仿真时间序列,合成了仿真时间长度1h的1Hz(每秒1次)随机海面高度序列。然后,利用自相关函数法,进行高通滤波和数据压缩,得到了仿真的海浪谱。该仿真结果和理论海浪谱非常接近,可满足海浪谱反演的需求。最后,通过山东石岛外海的GPS浮标现场试验,验证了本文提出的反演方法的适用性。本文的研究解决了GPS浮标反演海浪谱的关键问题,丰富了海浪谱反演的手段,拓展了GPS浮标的应用领域,有望为未来我国的星载波谱仪定标服务。     

基于GPS-RTK技术的波浪能发电装置结构动态位移监测及滤波方法

利用全球定位系统实时差分技术（Global Positioning System Real-Time Kinematic,GPS-RTK）对波浪能发电装置进行结构变形监测得到的信号会存在噪声。针对这个问题,本文提出一种结合巴特沃斯（Butterworth）滤波器和自相关函数经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）的滤波降噪算法,利用动态位移仿真信号进行了实验验证。结果表明：该滤波算法能够有效降低装置动态位移监测数据中噪声的影响,利用滤波算法对仿真信号进行降噪处理之后,可以提取出信号中包含的结构固有频率。     

GPS观测数据的建模与仿真

在研究GPS系统的基础上建立了GPS观测数据的仿真模型,编制了相应的计算机程序。仿真模型包括卫星参数模型、动力学模型和观测误差模型。仿真计算表明,卫星参数模型和动力学模型真实地反映了卫星的运动规律;误差模型反映了观测环境对信号传播的影响。同时可以调节和选择仿真模型的参数,仿真选择了地面静态和地面低动态的观测数据,这对于论证GPS定轨、导航算法、设计GPS接收机等有一定的实用价值。     

基于Track分析日本3·11地震对周围IGS站的影响

2011年3月11日日本宫城县(38.322°N,142.369°E)发生Ms9.0级地震,利用日本本岛及周围IGS站的观测数据,采用GPS静态定位、动态差分定位两种方法进行数据处理,计算出了若干站点地震前后的位移量。地壳变形分析结果表明:地震对周围IGS站的位移有不同程度的影响,最大可达到2.46m,所有观测站都向东方向运动,并且计算得出GPS速度场;通过选择较稳定的IGS站作为参考站,计算了2个观测站的动态变形,同时得到了地震波的传播速度。     

基于Track分析日本3·11地震对周围IGS站的影响

2011年3月11日日本宫城县(38.322°N,142.369°E)发生Ms9.0级地震,利用日本本岛及周围IGS站的观测数据,采用GPS静态定位、动态差分定位两种方法进行数据处理,计算出了若干站点地震前后的位移量。地壳变形分析结果表明:地震对周围IGS站的位移有不同程度的影响,最大可达到2.46m,所有观测站都向东方向运动,并且计算得出GPS速度场;通过选择较稳定的IGS站作为参考站,计算了2个观测站的动态变形,同时得到了地震波的传播速度。     

2011年日本Mw 9.0级地震的GPS响应研究

2011年3月11日日本宫城县以东太平洋海域发生Mw9.0级特大地震,造成了地表的严重错位并引发海啸。文中利用位于日本及周边国家的IGS站和国家海洋局GPS业务站观测数据,采用作者研制的精密单点定位(PPP)软件UniP,对此次地震的GPS数据响应进行了研究。结果表明:(1)GPS观测数据能清晰、连续地记录震时地表形变的过程,我国CHAN,NCST等站点水平方向的震时最大位移在10 cm以内,高程方向的震时最大位移在15 cm以内,且形变以可恢复性的弹性形变为主。(2)我国距震中较远,受此次日本地震的影响较小,且大部分站点是在东坐标方向出现不同程度的震后永久性位移。其中CHAN站点的震后位移最为明显,东向形变量为(1.8±0.11)cm;NCST、NLHT站点次之,东向形变量分别为(1.1±0.26)cm和(1.0±0.18)cm。(3)地震波传输到国家海洋局GPS业务站NCST、NLHT等的时间约为10 min,比海啸在深海的传播速度快约14倍,可为海啸预警提供所需的时间差。这些结果显示出GPS能够为地震监测和动力学特征研究提供有价值的基础资料,也表明中国沿海GPS业务观测系统在海底地震监测、海啸预警服务中的应用潜力。     

基于谱分析的GPS浮标测量参数提取方法

介绍采用谱分析原理提取海浪信息的方法。根据GPS浮标测量得到的海浪高度数据,先通过滑动平均的方法分离海浪信息和潮流潮位信息,然后对海浪信息采用AR模型法进行功率谱估计,并对海浪信息进行连续小波变换,对AR模型法功率谱估计结果和小波变换结果进行综合研究,提取海浪特征参数———周期。最后通过一个GPS浮标试验对上述方法进行了验证。     

GPS positioning accuracy using precise real‐time ephemeris and clock correction

Global positioning system (GPS) has found applications in various areas including marine geodesy. GPS positioning accuracy, however, is greatly degraded by GPS ephemeris and clock errors, particularly errors due to Selective Availability (SA). Thus, it is crucial to use precise ephemeris and clock corrections for users who require high position accuracy. Presently, precise ephemeris and clock corrections are available only in post‐mission. This paper investigates the generation of precise real‐time ephemeris and clock corrections and the positioning accuracy using them. In this research, precise real‐time ephemeris is generated from accurate dynamic orbit prediction and clock corrections are calculated using instantaneous GPS measurements. Numerical analysis using data from an actual GPS tracking network is performed that indicates use of precise ephemeris and clock corrections can improve the positioning accuracy to the one meter level. This accuracy is attainable in real‐time as the precise real‐time ephemeris and clock corrections become available in the future.     

GPS技术在城市交通状况实时检测技术中的应用

该文介绍 1种检测城市交通状况的新方法。在利用 GPS对车辆的定位与导航的基础上 ,进一步利用 GPS提供的即时速度和准确的时间信息 ,通过数学建模 ,得到交通流量、平均车速、行程时间、车道占有率等一系列重要交通状况信息 ,以实现交通状况的实时检测 ,为城市交通管理系统智能化的实现提供必要保证。     

精密单点定位技术在海上工程中的应用

结合海上科研工程实践,对GPS精密单点定位模型及数据处理方法进行研究,并采取陆上静动态定位和海上动态定位试验进行了精密单点定位精度统计和分析。结果表明:在超出常规差分定位基线长度限制的广阔海域,采用精密单点定位技术可实现亚米级实时动态定位,为海上高精度实时动态定位应用提供了技术依据。     

长期GPS精密星历分析与轨道参数的函数逼近

以力学模型为基础,只能分析GPS卫星在短时间内的变化规律,而利用IGS提供的精密星历可以分析卫星在长时间段内的变化规律。基于精密星历研究了计算GPS卫星轨道参数的方法,然后对轨道参数在长时间段内的变化情况进行了分析,给出了分析的主要结果,并提出用正弦函数对轨道参数进行逼近,以得到GPS轨道的解析模型。     

Geoid Validation on the Baltic Sea Using Ship-borne GNSS Data

Abstract

We studied geoid validation using ship-borne global navigation satellite systems (GNSS) on the Baltic Sea. We obtained geoid heights by combining GNSS–inertial measurement unit observations, tide gauge data, and a physical sea model. We used two different geoid models available for the area. The ship route was divided into lines and the lines were processed separately. The GNSS results were reduced to the sea surface using attitude and draft parameters available from the vessel during the campaign. For these lines, the residual errors between ellipsoidal height versus geoid height and absolute dynamic topography varied between 0 and 15?cm, grand mean being 2?cm. The mean standard deviations of the original time series were approximately 11?cm and reduced to below 5?cm for the time series filtered with 10?min moving average. We showed that it is possible to recover geoid heights from the GNSS observations at sea and validate existing geoid models in a well-controlled area.     

精密单点定位的一种低动态解法

采用自适应选权滤波法,对低动态精密单点定位的解算方法进行研究,并编写了精密单点定位程序。通过合理选择自适应因子参数,对船载动态GPS测量数据进行了事后精密单点定位处理。结果表明:相对于经典卡尔曼滤波方法,采用自适应选权滤波法可大大提高低动态精密单点定位解的精度,X、Y、Z三个方向的RMS分别提高了79.9%、69.7%和92.0%。