海底大地基准建设技术及其研究进展

海底大地基准网将是新一代国家综合PNT（Positioning, Navigation and Timing）系统建设的重要组成,也是未来海洋立体观测系统的基础设施。联合全球卫星导航定位系统和声学测距的GNSS-声学定位技术可用于高精度水下定位,直接服务于海底大地基准网建设。本文聚焦海底大地基准建设技术,简要梳理了国内外水下声学导航定位技术及系统背景,分析总结了海底大地基准建设的站址勘选及布放技术要点,在讨论GNSS-声学观测平台和数据采集技术基础上,重点探讨了GNSS-声学定位的数据处理方法研究进展,最后简单介绍了GNSS-声学的当前主要应用并展望了未来海底大地基准建设的技术需求和应用问题。     

顾及地球曲率及椭球高的GNSS-R几何计算方法

全球卫星导航系统反射测量(GNSS-R)技术中,观测几何计算不仅涉及GNSS反射信号的在轨实时处理,而且与观测值的地理位置计算直接相关,对其进行精确计算十分重要。当前GNSS-R技术逐步向陆地场景拓展,已有几何计算方法难以满足多场景(海洋、陆地、冰川等)应用的需求。针对此,本文提出了一种顾及地球曲率和椭球高的几何计算方法。该方法同时也集成了一种镜面点初始估计模型,在不同轨道高度(300～900 km)和观测几何条件下,初始估计误差精度可降低至5 km以内。本文方法可基于WGS-84椭球面和顾及反射面椭球高精确计算镜面反射点,精度可控在1 mm以内,计算效率相比已有方法有显著提升,可对未来考虑地形高度的高效计算需求提供借鉴。本文方法通过变换迭代方程可进行反射信号的几何路径计算,实现从反射信号延迟观测到镜面反射点和椭球高的一体解算。与已有方法相比,本文方法考虑了地球曲率及反射点随椭球高度变化的空间偏移误差,可避免测高应用中测量值定位不准确的问题。     

地基GNSS-IR风速反演原理及方法初探

随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)的发展,曾经被认为是误差源的多路径效应,已经被证实可以用来监测水位、雪深、植被指数、土壤湿度等反射面参数,其中的地基分支逐步发展为GNSS干涉遥感(GNSS-interferometry refl ectometry,GNSS-IR)技术.为了扩展GNSS-IR技术的监测对象和应用范围,本文提出了一套地基GNSS-IR风速反演的原理及方法.首先,本文基于信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)振荡原理、散射模型原理、波浪谱原理,从理论上证明了SNR截止高度角参数与风速之间存在一一对应的数学关系,并仿真得到了具体的数学关系.然后,本文使用小波分析方法从实测SNR序列中获取SNR截止高度角,并将同一GPS卫星、每天同一时间内SNR序列的截止高度角进行基准统一,获得截止高度角变化量;根据该变化量反演风速.算例选取香港HKQT站在"山竹"和"天鸽"台风前后时间的数据进行分析,结果发现:GPS L5信号的截止高度角变化量与实测风速数据对应关系良好,相关性达到70％ ～85％;截止高度角变化量可以刻画风速从低风速逐步抬升至高风速的变化情况;同一站点截止高度角变化量与风速之间存在特定的数学关系;相关结论证实了利用SNR可以估计风速变化.最后,本文讨论了GNSS-IR风速反演技术中下一步的研究方向,以期推进该技术的实际应用进程.     

IGS精密卫星钟差插值算法的精度比较与分析

采用IGS提供的30 s、5 min和15 min间隔的精密卫星钟差产品,比较、分析了线性插值、拉格朗日插值、三次样条插值和两点三次埃尔米特插值等精密卫星钟差插值算法的精度。结果表明,线性插值精度最高,其余算法精度相当。拉格朗日插值存在奇偶性质,奇数阶插值比相邻偶数阶精度高,插值精度随阶数的增加有降低的趋势。钟差插值精度与卫星本身的钟差抖动程度有关,钟差抖动越大,精度越低。使用间隔较小的钟差产品插值精度更高。     

伪卫星增强GPS方法在变形监测中的应用研究

应用GPS对深开采的露天矿以及深山峡谷中的水库大坝进行变形监测,由于接收到的GPS卫星数目减少,导致GPS定位精度大大降低。采用伪卫星增强GPS的定位技术是解决这个问题的有效途径之一。提出GPS伪卫星组合测量新方法,建立组合观测量模型,开发减小伪卫星多路径效应的方法。基于实际的水电站观测数据分析伪卫星增强GPS提高定位精度的效果,给出GPS伪卫星组合定位的试验结果并验证所开发方法的有效性。     

GPS＆Galileo相位组合观测值模型研究

在保持组合模糊度整周特性的前提下，探讨了不同卫星间的相位观测值组合问题，包括系统内和系统间卫星的相位观测值组合。重点研究了GPS与Galileo卫星的相位组合观测值模型，对组合观测值的误差影响进行了详细分析。最后通过大量的计算得出了若干具有良好特性的相位组合观测值，并给出了一种新的组合观测值选取标准。     

基于光纤传输的GPS数据采集系统设计与实现

针对马鞍山城门峒尾矿坝GPS远程自动化变形监测系统中大量GPS原码信息发送与接收问题，从尾矿坝变形监测系统数据传输的可靠性考虑，选择了光缆通讯方式，并通过自定义的通讯协议和检校措施，有效解决了GPS数据传输的误码问题。     

机载激光测深技术及其研究进展

水下地形测量是进行海洋科学研究的基础,也是海洋测绘的重要工作内容。近年来,机载激光测深技术的提出与应用有效地弥补了以舰船为载体的传统声学测深方法在近海浅水区作业存在的技术缺陷,也为相关工程问题的解决提供了新的技术手段。详细介绍了机载激光测深技术的基本原理与误差来源,概括与总结了国内外研究机构在系统研制及其有关算法研究方面的进展情况,并在此基础上分析了该技术在近海浅水区域的作业优势与所存在的关键性问题,以供相关研究参考。最后,结合机载激光测深技术目前的研究现状对未来该技术可能的发展方向进行了展望。     

GPS/INS组合导航系统抗差滤波器设计

常规Ｋａｌｍａｎ滤波器已经广泛用于ＧＰＳ／ＩＮＳ组合导航系统,其中假设系统动态模型和噪声统计特性是精确已知的。事实上,这种假设是不符合实际情况的。在组合导航系统中,惯性测量器件的质量不稳定,ＧＰＳ测量误差受外界环境的影响,因而对组合导航系统进行抗差设计是十分必要的。本文利用对策论设计了能使不确定噪声下性能最好的极小极大抗差滤波器,并将其应用到ＧＰＳ／ＩＮＳ组合导航系统中。考虑一个ＩＯ状态的ＧＰＳ／     

GPS技术在道路电子收费系统中的应用

首先介绍了目前新加坡不停车电子道路收费系统ERP(Electronic Road Pricing)的系统组成及现存问题，在此基础上，探讨了基于GPS定位技术的新一代ERP系统概念和实现途径。最后，提出了实现新一代ERP系统要解决的关键技术问题。