起伏地形条件下侧扫声呐探测存在的问题及改进方法——以海底管道检测为例

基于海底管道的检测数据,讨论了起伏地形对传统侧扫声呐探测结果的影响,为起伏地形条件下应用侧扫声呐探测海底管道的调查方案设计、探测精度优化提供参考。研究表明:海底管道周边存在的冲刷槽以及堆积体等复杂地形对侧扫声呐探测有遮挡效应,测量过程中需控制拖体与目标物的相对位置,保证有效覆盖,避免漏测;根据区域地形分布特征,海底跟踪时通过手动设置符合整体地形走势的水深值,忽略小规模起伏地形对拖体高度取值的影响,可有效降低斜距改正后平面位置偏离及目标物的形态畸变;分析了地形起伏的影响因素(k)对海底管道出露及悬空高度计算结果的影响,通过几何近似和简化,提出了海底管道出露及悬空高度计算结果改进方法,并应用该方法对已知管径的海底管道进行了验证,修正后管径反演值的绝均差和均方差都减小为原来的10%左右,可供侧扫声呐数据解释借鉴。     

北斗三号观测数据质量及定位精度初步评估

开展BDS-3观测数据质量评估对于即将到来的BDS-3应用研究至关重要。本文从载噪比、伪距多路径及观测噪声3方面评估了BDS-3卫星的观测数据质量,在此基础上分析了其标准单点定位和短基线相对定位性能。初步评估结果表明：在载噪比方面,BDS-3卫星的B1I频点比BDS-2卫星高3~4 dB/Hz,B3I频点最高,其余频点大小相当;在多路径方面,BDS-3卫星伪距B2a、B2b和B3I与BDS-2的B3I大小相当,B1I和B1C与BDS-2的B1I、B2I大小相当,且BDS-3各频点的伪距多路径组合中不存在明显的与高度角相关的伪距偏差;在观测值噪声方面,BDS-3卫星与BDS-2卫星各频点大小基本相当。相比于仅使用BDS-2卫星,增加BDS-3卫星可以改善几何图形结构,一定程度上提高伪距单点定位和短基线相对定位的精度。     

多功能一体化信标机在海洋施工的应用

勘察人员在海洋地质勘察测量放样时,采用的定位导航设备通常是分体式信标机。分体式信标机主要由天线头、电缆、主机、数据线电源线、计算机和电瓶6大部件连接组成。在实际生产时,连接天线头和主机的电缆经常受到海水腐蚀而损坏,应用过程中经常需要搬运诸多装备,尤其风浪较大时候,操作过程烦琐且不安全,经市场调查,国内尚无专门的主机-天线一体化信标机。在此背景下,勘察处计划开发一款便携、操作方便的一体化信标机来解决上述问题,该系统不需要架设基站,并通过信标来发射差分信号,在离岸较远的海域使用星站差分服务提供高精度位置结果。经测试验证发现满足工程精度要求,提高海上定位的效率和安全性。     

一种顾及现势指向的上行天线阵相位中心精确标校方法

针对上行天线阵相位中心标校技术粗糙、精度不高等问题,引入精密工程测量技术测定天线实际状态,提出了一种顾及现势指向的相位中心精确标校方法。首先,利用工业摄影测量系统获取天线各姿态的型面数据,并通过最小二乘法拟合求解出现势性强的机械轴;然后,用矩阵法解算各姿态下机械轴的交点作为旋转中心;最后,基于反角度加权插值法推估得到天线在任意姿态下的机械轴,进而从投影中心沿机械轴延伸既定长度获得可靠的相位中心。以3台φ3 m上行阵天线为试验对象,通过工程控制网统一摄影测量坐标系,并按照本文方法标校天线相位中心。电信号合成效果表明,本文方法能有效克服天线自重变形、机械安装等因素的影响,实现了相位中心的精确标校,增强了上行天线阵合成信号的幅度。     

时频传递的改进整数相位钟方法

整数相位钟法是精密单点定位（PPP）中应用最广泛的模糊度固定方法之一。利用整数相位钟法进行频率传递的稳定度优于传统PPP,但该方法的钟差计算结果包含系统性偏差,影响时间传递精度。本文介绍了整数相位钟法基本原理,分析了钟差计算结果所包含的系统性偏差成因,提出一种基于星间单差模糊度固定与原子钟精化模型的改进整数相位钟法,并检验改进整数相位钟法的模糊度固定性能与时频传递性能。试验结果表明,改进算法能够有效消除该系统性偏差,利用改进整数相位钟法进行时间传递精度能够达到0.1~0.2 ns,频率传递稳定度达到1.1×10^-15/d。     

电离层延迟变化自模型化的载波相位平滑伪距算法

传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响,容易出现平滑结果发散和精度下降的问题,而现有的解决方案对精度提高有限或需要外部精密电离层改正数据的支持。本文研究了电离层的变化规律并建立回归模型,在此基础上提出了一种自模型化电离层延迟变化的单频载波相位平滑伪距算法。此算法利用伪距和载波观测量中含有的电离层延迟信息进行电离层延迟建模,从平滑伪距中扣除了历元间电离层延迟变化值,有效避免了平滑伪距的发散问题。利用自编软件GNSSer实现了电离层自模型化的载波平滑伪距算法,并采用静态与动态实测观测数据进行了定位试验和精度分析。算例结果表明:①长时段常规Hatch滤波受电离层影响非常严重;②自模型化电离层延迟可达厘米级的精度,在30 min窗口内,使用线性移动开窗拟合法效果最佳;③自模型化电离层改正可以有效消除平滑伪距电离层影响,随着时段窗口的增加,精度没有降低;④利用本文提出的算法进行逐历元单频平滑伪距单点定位,在静态与动态的NEU方向都达到了亚分米级别的定位精度,其中,动态定位测试中水平和高程方向精度为6.25和10.4 cm,比原始伪距分别提高了5.4倍和3.3倍。     

一种北斗定向系统的周跳检测及修复方法

载波相位测量是北斗卫星定向系统的核心。要实现高精度,必须保证载波相位无周跳现象。针对载波相位变化率的精度易受载体速度变化影响,电离层残差法可修复小范围周跳的情况,提出一种联合载波相位变化率和冗余双差观测量的方法,并对实测数据进行算法验证。结果表明该方法可以有效修复周跳,在载体动态情况下取得良好效果。     

资源三号01星GPS天线相位中心变化在轨估计及对精密定轨的影响

利用资源三号01星（ZY3-01）实测GPS数据,基于简化动力学定轨方法和残差法估计该星GPS天线的在轨相位中心变化（phase center variation,PCV）模型,并分析该星PCV对精密定轨的影响。实验表明,通过考虑PCV模型,ZY3-01星定轨结果在重叠弧段对比上,三维位置RMS值有4.5 mm的精度提升,SLR检核RMS值有1.2 mm的精度提升,且各SLR测站检核结果也均有不同程度的精度提升。     

一种改善GPS接收机载波相位连续性的相位预测方法

针对GPS信号受短时遮挡等影响导致载波相位不连续问题,提出一种基于载波开环跟踪的相位预测方法。通过对失锁通道的多普勒进行精确预测实现对载波相位进行开环跟踪,重点改善接收机晶振钟漂对多普勒估计精度的影响。基于软件接收机对该方法进行性能评估,在部分GPS信号连续中断15 s情况下,其估计的载波相位误差小于1/4周的概率在90%以上。     

浅层地震反射波法在石膏矿采空区调查中的应用

随着人们对地下矿产资源的过度开采,地下空间形成了较大区域的采空区。采空区出现后,其上覆岩层平衡条件被破坏,使得上覆岩层产生移动变形,直到破坏、塌落,导致地表建筑物变形、破坏,地表大面积下沉、凹陷,形成大面积的采空塌陷区。采空区的存在使矿山生产面临很大的安全问题。近年来,矿山采空区的危害越来越受到人们的重视,在采空区调查中,各种地球物理方法起到了重要的作用,国内外以往探测实践表明,较为常用的物探测量方法有:高密度电阻率法、瞬变电磁法、CSAMT法、浅层地震反射波法、放射性土壤氡气测量法等,但每种物探方法的应用均具有一定的条件,需要根据岩石物性特征、场地条件、探测深度、环境影响等因素选择合适的地球物理方法。地震反射波法具有抗干扰能力强、分辨率较高等优势,被较多应用于矿山采空区的调查中。该文以临沂市兰陵县某石膏矿采空区为例,采用浅层地震反射波法对该石膏矿采空区进行调查,通过对获得的地震剖面资料进行处理和解释,取得了较好的探测效果,其技术方法可为同类采空区的探测提供借鉴和指导。