基于图像全站仪的天文大地垂线偏差测量及其精度分析EI北大核心CSCD

高精度天文大地垂线偏差在地球重力场模型精化、区域大地水准面模型验证等领域具有重要的应用。目前,数字天顶仪是最为常用的天文大地垂线测量仪器,但存在结构复杂、体积庞大、设备笨重、价格昂贵、运输不便等缺点。本文提出了一种利用图像全站仪实现高精度、全自动垂线偏差测量的方法。简要介绍了垂线偏差测量的基本原理和数据处理方法,并利用Leica公司生产的TS60图像全站仪,在河南郑州和陕西泾阳进行了为期1 a共计23个夜间的野外试验。结果表明,观测时间为12 min时,垂线偏差的内符合测量精度达到0.18″~0.23″;观测时间增加到96 min时,内符合精度提升至0.13″~0.19″,外符合精度优于0.2″。与数字天顶仪相比,图像全站仪兼具了测量精度和效率,甚至具备单人观测的条件,因此具有广阔的推广应用前景。     

舰船目标运动状态光学卫星视频监测与估计

光学卫星视频能够进行动目标连续监视,已成为当前研究热点。但目前多数研究仅针对基于视频像方的目标检测、跟踪及轨迹提取等方面,没有充分利用卫星载荷成像几何模型进行物方运动状态定量估计和精度验证。因此,本文提出一种基于光学卫星视频的舰船目标运动状态定量估计方法,首先对卫星视频首帧进行精确定向;然后通过帧间稳像方法得到背景稳定的视频帧序列,在此基础上,针对正框目标跟踪方法定位精度低的问题,提出一种顾及旋转和尺度变化的舰船稳健跟踪方法进行目标跟踪;最后进行物方映射并估计目标运动轨迹、速度和方向。利用吉林一号光学视频卫星开展星海同步观测试验。实测结果表明,稀疏控制条件下的舰船目标几何定位精度为1.60 m,速度估计精度为0.18 m/s,方向估计精度为4.05°,相比同类方法具有显著提升,证明了本文方法的有效性和可行性。     

利用单向多普勒确定“天问一号”轨道

“天问一号”任务中,单向多普勒轨道确定在我国深空探测任务中得到首次实际应用。本文提出了基于单向多普勒的“天问一号”轨道确定方法。首先对单向多普勒进行观测建模和误差理论分析,然后利用“天问一号”中继轨道段的单向多普勒进行定轨计算,最后使用定轨结果与基准轨道的星历进行比较及重叠弧段轨道比较两种方法,分析仅利用单向多普勒的定轨精度,验证了单向多普勒的定轨能力。分析表明,星载频率源的不稳定和太阳相位闪烁噪声是影响单向多普勒测速精度的主要误差源,“天问一号”中继轨道段,仅利用单向多普勒数据可以实现优于1 km的定轨精度,这为未来我国更遥远的深空探测任务实施提供了重要技术存储。     

高分七号星载激光定位模型构建与验证

高分七号卫星是中国第一颗搭载全波形激光测高仪的对地观测卫星,可满足立体测绘的需求。本文为了实现国内第一颗星载大光斑全波形激光测高仪数据高精度自主处理的要求,提出了高分七号星载激光定位和检校验证方法。首先,构建了高分七号卫星激光测高仪的严密几何定位模型,其次,使用了移动重心和波形分解的峰值提取法,然后实现了基于地形匹配与红外探测器结合的激光测高仪指向角标定,最后,建立了SRTM高程验证、湖面高程验证和野外定标场验证结合的激光测高仪综合高程验证方法。经验证激光测高数据在平地的测高精度优于0.15 m,激光器1指向角误差约为0.15″,激光器2指向角误差约为0.38″。结果表明本文提出的高分七号星载激光定位方法定位精度高,可以满足后续高分七号数据科学研究和大规模业务化应用的要求。     

基于GNSS实时数据流的载波相位差分测速方法及精度评估

为了满足地质灾害实时高精度监测应用需求,对常规全球卫星导航系统(GNSS)载波相位差分测速事后处理软件进行改进,增加了实时数据流接收和实时解码国际海运事业无线电技术委员会(RTCM)的功能,实现了真正的GNSS载波相位差分测速.利用静态站和振动台模拟正弦波振动实验的GNSS数据,评估改进后GNSS实时测速程序的精度.静态模拟动态的测速精度误差均方根(RMS)优于5 mm/s;振动台动态实验解算结果与振动台输出真值的互差RMS为10.4 mm/s.说明本实验的实时GNSS测速程序在静态实时测速条件下的测速精度可达到mm/s级,在实时动态条件下测速精度仍能达到cm/s级.     

利用KBR数据检核GRACE卫星精密轨道

给出了一种利用KBR数据检核GRACE卫星精密轨道的方法,并使用了2012-11-25—2012-12-01实测的KBR数据对JPL提供的GRACE卫星事后精密轨道进行了检核。检核结果表明,两颗GRACE卫星之间的距离偏差在0.005 m以内。     

UCXP数字航摄系统DEM、DOM产品制作和精度分析

UCXP数字航空摄影测量系统集成了数字航摄仪和机载POS系统,在获取高分辨率数码航空影像的同时,可直接得到像片中心点曝光瞬间的高精度外方位元素,再利用少量的地面控制点,即可进行大比例尺数字高程模型(DEM)和正射影像(DOM)的制作。本文通过对UCXP航摄系统在新疆伊犁—河谷测区的生产实践,对机载POS辅助UCXP数字航空摄影测量技术在生产1∶1000比例尺成果精度进行了研究。     

一种检查机载LiDAR平面精度的新方法

针对LiDAR工程常规精度检查方法难以精确评价LiDAR水平精度,实验性质的特殊地标成本高昂,无法有效推广的现状,本文从机载LiDAR数据的三维特点和具体工程需求出发,提出了一种基于十字地标的机载LiDAR平面精度检查方法。针对地标尺寸和点云密度进行了尺度分析,用以指导地标的精确设计以节约成本。实验证明,本文提出的方法可有效检验机载LiDAR的水平精度,而且成本低廉、可推广性和重用性强,具有较高的实用价值。     

风振对GAT陀螺全站仪寻北影响规律的研究

GAT磁悬浮陀螺全站仪是由我国自主研发的高精度仪器,外界环境(包括风力、温度、外界震动、周围的磁场等)都会对仪器的测量精度产生影响。在陀螺定向的过程中,风振对寻北精度的影响比较大,无论在洞外已知边还是在洞内待定边上的寻北过程,都有可能受到风振的影响。因此,研究风振对陀螺仪寻北的影响规律尤为重要。本文对不同风振条件下磁悬浮陀螺全站仪所采集的定、转子电流数据进行分析,研究其影响规律,并提出相应的改正方法,为验证改正后的外符合精度,采用在设计的闭合导线中加测陀螺边并施加不同风振的方法。     

资源三号测绘卫星影像平面和立体区域网平差比较

针对弱交会条件下卫星遥感影像区域网平差无法正确求解的问题,本文提出了利用数字高程模型（DEM）作为高程约束的平面区域网平差方法提高其对地目标定位精度的策略。首先,选取带仿射变换项的有理函数模型（RFM）作为卫星影像平面区域网平差的数学模型。其次,在平差过程中更新连接点的地面坐标时仅求解地面点的平面坐标,高程值利用DEM进行内插获得。最后,在布设少量控制点的情况下通过平面区域网平差求解所有参与平差的卫星影像定向参数和连接点的地面平面坐标。利用两个地区的资源三号正视影像的平面区域网平差以及前正后三视影像的立体区域网平差的对比试验表明,对于资源三号卫星影像在1:50000DEM的支持下,平面平差可以达到和立体平差相当平面精度。对于近似垂直正视的资源三号影像,全球1km格网的DEM和90m格网的SRTM可以取代1:50000DEM作为高程控制,平面精度几乎没有损失。最终,试验结果证明了平面区域网平差方法的有效性和可行性。