基于卫-卫跟踪观测技术利用能量守恒法恢复地球重力场的数值模拟研究

根据卫－卫跟踪观测技术的测量原理,基于能量守恒法建立了一种新的双星相互跟踪和三星相互跟踪的卫星观测方程. 通过数值模拟,采用预处理共轭梯度法恢复120阶地球重力场. 模拟结果表明：第一,双星相互跟踪恢复地球重力场的精度和美国喷气动力实验室公布的EIGEN GRACE02S的结果相符合;第二,三星相互跟踪恢复地球重力场的精度较双星提高约2倍.     

结合图像增强和恢复的增强现实跟踪注册

增强现实中的跟踪注册技术一直是研究的重点和难点,而地下矿道和巷道内亮度低,产生的图像较昏暗,车载相机快速运动和抖动,对传统的基于特征匹配的跟踪注册提出了挑战。本文从提高增强现实中跟踪注册稳健性和精度出发,采用基于Retinex改进的方法增强昏暗图像的亮度,同时利用基于对抗神经网络的方法恢复运动模糊图像。首先提取图像ORB特征,实现初始化;然后根据跟踪特征点的数量,开启图像增强和图像恢复线程,提高特征点提取质量和数量。在数据集和真实模拟场景下的试验结果显示,跟踪精度提高了12%左右,在低亮度和含有轻微模糊的情况下,跟踪注册稳健性也有显著提高。     

基于拉格朗日拟序结构的吕宋海峡表层水交换研究

黑潮通过吕宋海峡入侵南海呈现明显的瞬态特征。以往的研究通常将黑潮在吕宋海峡附近的流态分为几种不同类型。本文基于表层地转流计算得到的有限时间李雅普诺夫指数场（FTLE）,展示了拉格朗日视角下的吕宋海峡上层水交换特征。从FTLE场提取的拉格朗日拟序结构（LCSs）很好地识别了吕宋海峡附近的典型流态和旋涡活动。此外,这些LCSs还揭示了吕宋海峡周围复杂的输运路径和流体域,这些特征得到了卫星跟踪浮标轨迹的验证,且从流速场中是无法直接识别的。FTLE场显示,吕宋海峡附近表层水体的输运形态主要可分为四类。其中,黑潮直接向北流动的“跨越”形态和顺时针旋转的“流套”形态的发生频次明显高于直接进入南海的黑潮分支“渗入”形态和南海水流出至太平洋的“外流”形态。本文还进一步分析了黑潮在吕宋海峡处的涡旋脱落事件,突出强调了LCSs在评估涡旋输运方面的重要性。反气旋涡旋的脱落个例表明,这些涡旋主要源自黑潮“流套”,涡旋脱落之前可有效地俘获黑潮水。LCS所指示的输运通道信息有助于预测最终被反气旋涡所挟卷水体在上游的位置。而在气旋涡的形成过程中,LCS的分布特征表明,大部分气旋涡并未与黑潮水的输运路径相连通。因此,气旋涡对从太平洋到南海的上层水交换的贡献较小。     

基于北斗短报文的震源船跟踪系统设计与实现

通过在震源船上部署3套GPS接收机,并对3个点的位置信息进行汇总和压缩,利用北斗短报文将压缩后的位置信息推送到陆海联测指挥部,实现对震源船航速、航向的实时监控.根据3个点位信息计算的实时震源船航向,有助于准确把握震源船在进行固定点悬停激发时的航向,克服了以往使用前后两个时刻推算的平均航向代替实时航向等问题.使用我国自主知识产权的北斗短报文进行通讯,大大提高了系统的安全性、可靠性和稳定性;同时陆海联测指挥部可以实时查看震源船是否按事先设定的测线、事先设定的速度和航向进行作业,有效保障了监控平台对震源船的监控,进一步提升安全生产的风险控制能力.     

Robust adaptive unscented Kalman filter for bearings-only tracking in three dimensional case

This paper proposes an improved version of Unscented Kalman Filter (UKF), namely Robust Adaptive UKF (RAUKF), with a special focus on Bearings-Only Target Tracking for three-dimensional case (3DBOT). The automatic tuning of the noise covariance matrices and the robust estimation of the target states form a critical point for the performance of the Kalman-type filtering algorithms, especially in the variable environmental conditions exposed in underwater. The key idea of the proposed filter is to combine robust aspects of UKF and adaption of the process and measurement noise covariance matrices with low computational complexity. The main contribution of this paper is to adjust these matrices by means of the steepest descent algorithm, and the H_∞ technique is embedded to achieve superior performance in terms of accuracy and robustness against initial conditions and model uncertainties. Different experiments are performed to evaluate the performance of the proposed algorithm in the 3DBOT problem with a single moving observer. Simulations demonstrate that the proposed filter produce more accurate results with satisfactory computational burden in comparison with other methods.     

Estimating surface ice velocity on Chhota Shigri glacier from satellite data using Particle Image Velocimetry (PIV) technique

Information about the surface ice velocity is one of the important parameters for Mass balance and Glacier dynamics. This study estimates the surface ice velocity of Chhota Shigri glacier using Landsat (TM/ETM+) and ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) temporal data-sets from a period of 2009 to 2016 and 2006 to 2007, respectively. A correlation based Particle Image Velocimetry (PIV) technique has been used for the estimation of surface ice velocity. This technique uses multiple window sizes in the same data-set. Four window sizes (low, medium, high, very high) are used for each image pair. Estimated results have been compared with the published data. The outcomes attained from the medium window size closely matches with the published results. The estimated mean surface ice velocities of medium window size are 24 and 28.5 myr^?1 for 2009/2010 and 2006/2007 images pair. Highest velocity is observed in middle part of the glacier while lowest in the accumulation zone of the glacier.     

提高对流层天顶总延迟解算精度的新方法探讨

对流层天顶总延迟的解算精度,直接影响长基线解算的精度和大气水汽含量的计算精度。文中提出克利金内插法解算天顶总延迟的新方法,并利用南极长城站和周边IGS跟踪站的GPS数据,通过高精度解算软件GAMIT/GLOBK,解算出长城站上空的对流层天顶总延迟,将其与利用内插方法解算的天顶总延迟进行了对比分析,得出:利用该内插方法获取的南极长城站在夏季的天顶总延迟的均方差可达0.2mm,这对今后GPS高精度定位和GPS气象学应用来说,具有重要意义。     

北黄海北部海域潮余流的模拟研究

基于二维水动力模型,在仅考虑潮流作用条件下,通过计算欧拉余流和拉格朗日余流并结合粒子追踪方法研究了辽宁大连—朝鲜龙渊郡连线北侧的北黄海北部海域的潮余流结构和粒子运移的趋势。结果表明:欧拉余流和拉格朗日余流流速整体较小,呈现由南向北的流向,但在獐子岛及长山群岛的附近岛屿和朝鲜半岛沿岸的海域欧拉余流和拉格朗日余流流速较大。对比粒子追踪计算的结果与欧拉余流和拉格朗日余流的结果表明,流向与粒子运移路径基本一致。该海湾的余流及粒子运动规律特点对辽东半岛东岸及朝鲜半岛西侧海域的排污及污染控制有重要的借鉴意义。     

基于SPE与SPATT的水体中麻痹性贝类毒素检测方法构建与应用

为实现麻痹性贝类毒素(paralytic shellfish poisoning,PSP)的实时监控与提前预警,本研究构建了基于固相萃取技术(solid phase extraction,SPE)与固相吸附毒素跟踪技术(solid phase adsorption toxin tracking,SPATT)的水体中PSP检测方法,重点优化了吸附材料及前处理方法,评价了回收率、检出限等指标,并将方法应用于2019年春季秦皇岛山海关海域PSP消长过程的监测中,比较评估了两种方法的监控预警效果。结果表明:SPE方法选用ENVI-Carb 500mg/6mL固相萃取柱,过样体积为50mL,13种PSP组分的平均回收率为82.2%±10.0%、检出限为4.0-20.0ng/L;SPATT方法选用SP207大孔吸附树脂,洗脱时间为静置Id最佳,整体回收率约为9.2%;在实际应用中,结合产毒藻密度及贻贝富集毒素含量的变化,发现SPE方法的检测结果可实时表征海域PSP风险状况,对于贻贝中PSP的预警效果也显著优于SAPTT方法,后者不仅因监控方式相对滞后一个监测周期,且灵敏度及准确性均较差。对于秦皇岛海域,当SPE方法检测结果达到100ng STX eq/L时,该海域贻贝中PSP残留将具有潜在的食用安全风险,跟踪过程表明这一阈值可提前两周预警贻贝富集毒素含量超出我国限量标准(800μg STX eq/kg),这对于强化风险警示并制定防范措施具有积极作用。