北斗系统周跳探测与修复方法探究

北斗卫星导航系统是中国自行研制的继美国GPS和俄罗斯GLONASS之后第3个成熟的卫星导航系统。进行GNSS相位数据处理的过程中,由于某种原因,载波相位观测值突然出现整周数的跳变的现象称为周跳。周跳现象的发生将会严重影响后续的数据处理,因此,有必要在解算前完成周跳探测与修复工作。本文就北斗系统周跳探测与修复课题进行了较为全面的探究,先后介绍了高次差法、多普勒法、伪距载波相位组合法、电离层残差法、三频数据组合探测法等一系列周跳探测与修复方法,可分别应用于不同频段接收机、不同观测环境、不同数据处理模式。     

毫米波雷达与无线电探空对云垂直结构探测的一致性分析

在众多种针对云垂直结构的探测中,毫米波雷达可获取云底、云顶、云厚等完整的云垂直结构信息,并可以连续监测云的垂直剖面变化,是有力的探测手段之一。而无线电探空因其直接的测量优势,能直观、确切地描述大气湿度垂直结构,可将其进一步处理生成云垂直结构信息,并作为一种数据源用于与毫米波雷达云垂直结构探测结果进行比对,以评估毫米波雷达针对云宏观垂直结构的探测性能,为毫米波雷达更好地应用于云探测提供参考。通过获取位于北京南郊观象台的毫米波雷达2014年10月28日至2015年2月17日长达113天连续观测的反射率因子以及探空温、压、湿数据,设计或选取合适的方法对二者进行云边界的计算,并进行云高（包括云底高和云顶高）以及云层数的一致性比对分析。结果认为,除对于高层云的云顶高度毫米波雷达由于探测限制不能探测到10 km以上的云顶,某些时刻与探空产生较大差异外,在云底高度以及中低云的云顶高度上可以与探空观测取得很好的匹配效果,对于云的垂直分层上二者也有较强的一致性。该毫米波雷达具有较为准确并连续刻画10 km以下云垂直结构的能力。     

基于船位监控系统的拖网捕捞努力量提取方法研究

为了基于船位监控系统提取拖网捕捞努力量,通过统计航速获得3个峰值,拖网作业在第2个峰值,即1~2.1 m/s,拖网作业航向差一般在–50°~50°。利用航速、航向差阈值设定,把拖网船状态划分为慢速、作业、航行,然后提取出捕捞作业状态点,1 423艘拖网船共提取到处于捕捞状态的点318 433个,合计拖网捕捞时间15 921 h,利用反距离加权插值法生成捕捞强度分布变化趋势图。捕捞努力量在渔业资源研究中是重要的参考值之一,与传统的捕捞努力量计算方法相比,该方法具有实时、大范围、快速、分辨率高的特点,能够用于辅助渔业资源保护。     

基于北斗的自动气象站报文传输方案设计

针对北斗卫星下行通信受4G和WIFI信号带内干扰导致传输成功率低的情况,设计了基于增加传输次数来降低误码率的自动气象站报文北斗传输方案。首次提出并建成用于传输自动气象站报文的双北斗指挥机用户群,根据北斗用户机的传输能力设计专用的气象报文编码格式,利用冗余频度开展报文重发,实现单个时次报文的4次重复接收,稳定地保证了较高的传输成功率。方案同时实现了观测报文1min内到达预报员桌面,在稳定性和时效性上均取得了突破。     

时间加密探空观测对分析和预报质量的敏感性研究

探空观测是气象资料同化中最基本的常规观测资料,对同化分析和预报的有效改善具有重要作用。由于现有探空观测站的空间分辨率较低,分布不均匀,且每日仅有两次观测,数量偏少,限制了其分析场对中小尺度大气状态的准确再现能力。自我国L波段雷达-数字探空仪更新换代以来,探空观测具备了获取每日4次、垂直分辨为秒级和分钟级的大气廓线资料。本文利用WRF中尺度数值模式,通过06时（世界时,下同）加密探空资料和12时常规探空资料的有效同化,研究分析了时间加密探空观测资料对同化分析和预报质量的敏感性影响。结果表明：同化06时的时间加密探空资料的午后暴雨预报质量优于12时常规探空观测。具体而言,同化06时的时间加密探空资料预报的大雨和暴雨的预报技巧高于12时常规探空资料;位势高度、温度和风场等预报场的均方根误差在高层的改进效果更加明显;06时的时间加密探空资料的同化对高层的高空急流和低层的水汽通量散度的预报质量贡献更大。批量试验进一步证实了有效同化时间加密探空资料对分析和数值预报效果改进的积极意义。     

北斗/GPS双模分体式地震观测授时终端的研制

对当前地震观测仪器的授时技术现状进行阐述,统计并分析测震观测仪器授时终端的缺陷,针对性地提出基于北斗/GPS双模的分体式授时终端的设计,并通过硬件设计制作与软件功能调试,实现与地震数据采集仪器的成功对接.在地震台站试运行期间对所记录地震事件的测试结果验证了授时终端的校时准确性,设计达到预期效果.     

华北区域分米级北斗地基增强服务系统构建及精度分析

利用国家级北斗连续运行基准站和省级区域北斗CORS站,基于国家卫星导航定位服务平台,通过改造和直接利用的方式,在华北平原构建了我国首个跨区域北斗分米级地基增强服务系统。经采用双频终端实地测试,该系统覆盖京津冀晋全部区域及内蒙古部分区域,采用GPS+北斗双模定位静态精度达到分米级,动态定位精度达到亚米级,单北斗模式定位精度略低,但仍在分米-亚米量级,极大地提高了我国北斗导航系统的高精度应用能力,拓宽了我国北斗民用导航的应用范围和领域,可满足高精度北斗实时导航、定位服务的应用需求。     

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.     

北斗GEO卫星载波相位单差观测值的周期性分析

高精度的卫星定位测量中,由于卫星在测站上空的重复周期性运动,周期性误差是影响测量精度的重要误差源。恒星日滤波利用周期性误差的特点,提取前一天的周期性误差来改正后一天的定位结果,可滤波处理诸如多路径误差。本文从北斗GEO卫星载波相位观测值站间单差的角度来探讨其周期性特点,通过前后两天站间相位单差观测值进行对比,采用相关性分析方法,验证北斗GEO卫星载波相位单差观测值的周期性特征。     

一种基于北斗三频的改进CIR算法

北斗卫星导航系统能全星座播发3个频率的观测值,有利于载波相位模糊度的解算。本文以传统的CIR方法为基础,分析了其在短基线和长基线计算时的优点和限制。针对于电离层延迟的影响,经典的CIR难以实现长基线模糊度固定的问题,本文提出了一种附有约束条件的适用于长基线的改进CIR算法,利用北斗三频数据对算法性能进行了验证。实验表明:提出的新算法能够提高长基线宽巷模糊度的固定成功率,并且能够很大程度上缩小窄巷模糊度的搜索空间,使其估值的波动能够在4周以内。