GPS单频精密单点定位软件实现与精度分析

建立了半和改正单频精密单点定位的数学模型,利用单频载波相位与C/A码伪距观测值,综合考虑各种误差改正模型,开发了单频精密单点定位解算模块TriP-SF,利用不同运动状态的实测数据进行了静态、静态模拟动态、车载动态及机载动态定位试验。试算结果表明,单天静态平面与高程定位精度均达到cm级,略低于当前双频精密单点定位的精度;动态定位平面位置精度为0.2~0.3 m,高程方向为0.5 m,能够满足dm级的定位要求。另外,动态定位精度与载体机动性的强弱有一定的相关性。     

阜康断裂带中段三叠系克拉玛依组沉积微相及优质储层分布

处于勘探评价阶段的阜康断裂带中段三叠系克拉玛依组为中孔特低渗储层,沉积微相类型还不明确,优质储层的识别也存在难度,导致沉积微相对优质储层的控制亟待深入研究。综合利用岩心、岩屑、分析化验、地震、测井和试油试采资料,开展了岩心描述、沉积相类型识别及微相划分、单井、连井及平面互动的沉积微相分布演化特征和相控优质储层分布等工作。研究表明：1）据重矿物相对含量特征分布来看,稳定矿物类型的钛铁矿相对含量从南向西北逐渐减少,而极稳定矿物类型的白钛石和锆石相对含量则逐渐增多,表明研究区以南部物源为主。2）据岩心精细描述发现,克拉玛依组岩性可以分为5类,包括砂砾岩、含砾/中粗砂岩、含砾/粉细砂岩、泥质砂岩和泥岩,发育7种典型沉积构造。3）据岩心相、测井曲线响应和地震反射特征,研究目的层为辫状河三角洲沉积;工区主要发育三角洲前缘亚相,包括5种微相类型,建立了不同沉积微相的测井相模式;综合单井、连井和平面分析发现,5个砂组自下而上朵体范围与数量变化十分明显,自下而上朵体数量由少变多再变少,范围由小变大再变小的规律,其内部骨架砂体厚度和平面范围差异也较大。4）开展了沉积微相控制下孔、渗、饱参数分布研究,结合试油试采资料,综合确定了不同类别优质储层分布特征。

     

顾及分段相似性的同震形变时间序列恒星日滤波优化算法

在常规恒星日滤波的基础上,提出一种顾及分段相似性的恒星日滤波优化算法。在构建滤波算子之前,首先确定用于构建滤波的坐标残差时间序列与地震当天坐标残差时间序列的分段相似性,然后根据相似性度量指标的大小确定权重后再进行滤波。研究结果表明:利用本文提出的顾及分段相似性的恒星日滤波优化方法能够显著改善单历元定位的精度和可靠性,克服常规滤波方法存在的缺陷,有利于恒星日滤波的无人工干预批处理。尤其是通用影像质量评价指数UIQI方法顾及了时间序列间的相关系数以及序列自身的均值和方差,比其他相似性度量更加科学合理,建议采用UIQI作为恒星日滤波优化算法的相似性度量。     

滤波降阶和等效性操作的捷联惯导静基座精对准

推导了捷联惯导静基座精对准方程,阐明了精对准模型和机械编排之间的等效性操作原理,并进行了可观测性分析,以此给出了精对准简化模型实现的关键技术,通过舍去科氏力项,消除不可观测量,将犫系零偏转为狀系等效零偏估计,三个步骤改进了零速条件下的Kalman滤波自对准模型。试验结果表明,简化模型不仅使得模型大大简化,减轻了计算负担,加快了运行速度,并且保持了原有的快速收敛性和较高的估计精度,是一种优化的静基座精对准方法。     

GNSS非组合PPP部分模糊度固定方法与结果分析

在精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术中,模糊度固定错误将导致严重的定位偏差,为保证PPP模糊度实现更可靠的固定,需对模糊度子集的选取方式进行优化。提出了一种将质量控制与施密特正交化相结合的PPP部分模糊度固定方法。在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）多系统融合条件下, 选取多模GNSS实验数据,在非差非组合PPP模型中对比分析施密特正交化方法与高度角选星方法,并进行模糊度固定及定位性能验证。结果表明,施密特正交化方法相比高度角选星方法,各天与各站平均历元固定率在静态模式下分别提高了7.74%与11.46%,在仿动态模式下分别提高了7.90%与7.78%;各天与各站的首次固定时间在静态模式下分别提高了22.30%与25.42%,在仿动态模式下分别提高了20.44%与19.65%。在PPP模糊度固定和定位精度方面,多系统融合相比单BDS(BeiDou navigation satellite system)提升效果明显,在95%分位数条件下,水平和高程方向收敛时间分别平均减少20.00 min和19.00 min,水平和高程方向定位精度分别平均改善了1.50 cm和1.12 cm。在非差非组合PPP模型中,采用施密特正交化PPP部分模糊度固定方法可以显著提升模糊度固定性能,改善定位精度。     

Galileo导航系统观测值的质量分析

从信噪比、伪距多路径效应、单差残差和非差观测值精度等方面对进入初始服务初期Galileo导航系统观测值的质量进行了对比分析,最后简要评估了Galileo导航系统的单点定位精度。结果表明:在信噪比方面,Galileo E5最高,E1、E5a和E5b次之且基本相当;在伪距多路径方面,Galileo E1最大,其次分别为E5b和E5a,而E5最小;在单差残差方面,Galileo导航系统单差相位残差基本在±4 mm内,单差伪距残差基本在±0.3 m内;在非差观测值精度方面,Galileo导航系统相位观测值精度E1最高,E5a、E5b和E5次之且基本相当,而伪距观测值精度E5最高,E5b最差;整体上而言,Galileo导航系统观测值的数据质量略优于GPS和BDS;Galileo导航系统单频伪距单点定位的水平精度约为2.2 m,与GPS和BDS的水平定位精度基本相当,而高程精度约为5.2 m,稍差于GPS和BDS,这与可观测卫星数和PDOP有很大的关系。     

北斗短基线三频实测数据单历元模糊度固定

基于北斗实测三频数据,通过分析比较选取了三组线性独立的超宽巷组合,采用无几何模式(geometry-free)和几何模式(geometry-based)相结合的方法对其进行单历元模糊度固定,然后恢复各频率上的原始模糊度,最后进行定位解算。实验结果表明,对于短基线,组合系数的合理选取是模糊度成功固定的关键;在选用合适(长波长、弱电离层、低噪声)的组合时,对于静态和动态短基线,其原始载波模糊度单历元固定成功率分别为99.75%和95.08%,从而可以避开传统解算中周跳探测等复杂的数据预处理过程,单历元取得cm级定位精度。     

参数自主学习的车辆运动约束新模型及其惯性推算误差抑制分析

准确、连续、可靠的位置信息是车载导航应用的基础条件,在不增加额外传感器的前提下,集成GNSS与MEMS及车载CAN总线传感器,并融入车辆运动约束信息,是最为简单有效且低成本的车载多源导航方案。在车辆运动约束中,合理配置相关参数是约束条件能否充分发挥作用的关键,本文重点针对车辆非完整性约束,采用多元回归和深度学习方法,构建了参数自主学习的车辆运动约束模型。同时,提出了在观测域直接学习侧向/垂向速度参数的新思路,相比原有方差域调参方法具有更好的约束效果。实测分析表明,相比于方差域调整参数的传统方法,在观测域进行参数自主学习的新模型具有显著的精度提升,采用多元回归模型的惯性推算误差在水平位置上减小了69.6%~81.2%,而利用深度学习则减小了60.0%~77.3%,同时,水平相对定位精度分别改善了75.2%和65.0%,新模型能够有效提升GNSS失效时车载定位精度维持能力。     

北斗卫星伪距偏差模型估计及其对精密定位的影响

现阶段北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）的同步地球轨道（geostationary orbits,GEO）卫星、中倾斜地球同步轨道（inclined geo-synchronous orbits,IGSO）卫星和中圆地球轨道（medium earth orbit,MEO）卫星均存在伪距偏差,该伪距偏差的存在对精密定位的研究及其应用产生了较大的影响。根据北斗IGSO和MEO卫星的伪距偏差与高度角和频率相关的误差特性,本文分析了测站数目及分布,以及观测时长对建模的影响,选择18个测站2015年全年的数据作为MEO卫星的建模数据,其中可以连续观测到全弧段IGSO卫星的4个测站用于IGSO卫星的建模,采用加权分段线性拟合联合抗差估计的方法建立了北斗卫星伪距偏差改正模型。模型改正后,北斗IGSO和MEO卫星的伪距偏差得到明显的削弱,相比于传统的伪距偏差改正模型,精密单点定位（precise point positioning,PPP）的定位精度和收敛时间均得到提升。     

2009年7月22日日全食-电离层响应分析

选取2009年7月22日发生的日全食前后的电离层垂测仪数据来分析日全食期间的电离层响应,并尝试通过掩星电离层反演方法探测本次日全食引起的电离层效应。结果显示,利用垂测仪和COSMIC掩星反演均能够探测到日全食期间受日食影响的电离层的显著变化,但利用COSMIC掩星反演提取的电离层效应所具有的时间分辨率还有待提高。