基于北斗GEO卫星信号的目标成像研究

利用北斗导航卫星信号进行目标成像目前还处于研究和探索阶段,文章为此针对北斗卫星B1和B3频段信号的特点设计了利用北斗地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星进行目标成像的算法,并进行了基于点目标成像的仿真实验,实验比较了B1和B3信号的目标成像效果。仿真实验结果表明能够利用北斗B1和B3信号进行目标成像,而且B3信号的成像分辨率优于B1信号。最后通过现场实验对直达和反射信号进行了研究,验证了利用北斗GEO卫星B3信号对目标进行探测和分辨的可行性。     

北斗GEO卫星微动条件下的GNSS-R土壤湿度反演

全球定位系统GPS发射的L波段导航信号源已被用于估测地球表面的土壤湿度,但由于卫星具有一定的重返周期,所以对固定区域土壤湿度反演的性能受到不断变化的星下点轨迹的限制。北斗GEO（geostationary earth orbit）卫星是地球静止轨道卫星,同时又存在着周期性的微动,利用它的反射信号来反演土壤湿度受到其微动特性的影响。针对这个问题,本文研究了利用GEO卫星反射信号功率进行固定区域内土壤湿度反演的可行性。本文首先分析了GEO卫星的微动特征和反射区域的变化;然后采用包络提取和三次多项式插值的方法来恢复SNR的趋势变化规律,以消除因为GEO卫星轻微运动带来的周期性波动和噪声,并且根据现场收集的部分实验数据确定的校准参数值对反射系数进行校正;最后,我们使用测试数据进行土壤湿度反演,得到每半小时固定区域的连续土壤湿度反演值。结果表明,土壤湿度反演值与原位土壤湿度值的变化趋势基本一致,反演的平均绝对误差小于4.63％。可见,BDS GEO卫星信号可以作为GNSS反射计的重要数据来源。     

北斗系统长期空间信号测距精度评估及精度提升分析

基于后处理精密产品,评估了2015-06-01—2018-06-30北斗广播星历的性能精度.对北斗系统性能精度评估的基准问题进行了讨论,统计分析了北斗系统不同星座卫星的轨道差值与星钟差值的长期变化趋势,表明北斗系统空间信号测距精度有逐年提升的趋势.还发现北斗广播星历在2017-01-17前后做出的调整具有较好的效果,不同卫星轨道径向产生一个非零均值的偏差,分析表明该径向偏差更好地实现了轨道径向与卫星星钟参数的自洽,进而大大提高了北斗系统空间信号测距精度.并且北斗系统在2017-07-22对广播星历TGD参数进行了更新,提高了卫星钟差精度.采用4个MGEX测站数据的伪距单点定位验证北斗空间信号精度提升对北斗系统基本导航定位服务的影响,结果表明北斗系统在2017年2次更新后,北斗基本导航定位精度在NEU三个方向分别提升41%、49%和39%.2018年1—6月的统计结果表明,目前北斗系统的IGSO卫星空间信号测距精度最高,优于0.8 m,GEO与MEO卫星次之,约为1 m.     

机载GPS-R遥感海面风场实验

利用GPS导航卫星反射信号遥感海面风场是一种新的海洋遥感手段.对2009年在我国海南开展的机载飞行实验进行了介绍,为了验证该技术测风原理的正确性、反演算法的可行性和实际测风精度,利用飞行实验数据反演出了海面风速风向,并与同步获得的海洋站实测风场数据和卫星散射计风场数据进行了对比.统计表明,GPS-R反演风场与博鳌海洋站...     

轨位偏置的GEO卫星轨道快速恢复技术

北斗系统中轨位资源相对匮乏的GEO卫星需要频繁轨控来保持轨位,其轨控后的轨道快速恢复问题,是制约卫星可用度和系统服务性能的重要因素.GEO卫星静地特性使得难以实现轨道参数与钟参数的有效分离,特别针对轨位偏置GEO卫星该问题更加突出.本文提出了星地钟差支持下的轨道快速恢复技术,通过无线电双向法实现星地时间同步和多星定轨实现高精度站间时间同步,实现了钟差与轨道的有效分离.本文同时提出具有先验约束的降相关方法和基于长弧约束短弧运动学和动力学参数的轨道快速恢复方法,有效解决了监测接收机系统差问题,实现了高精度的轨道快速恢复.基于北斗系统实测数据的试验分析表明:机动后轨道快速恢复时间由24 h缩短为4 h,SLR评估的预报2 h轨道视向精度优于1 m,UERE精度优于1.5 m,有效解决了轨位偏置GEO卫星的轨道快速恢复问题.     

星载激光测高仪海面回波的仿真与分析

星载激光测高仪发射的1 064 nm波长激光被波动海洋表面反射,系统接收的时间波形与瞬时海面波浪分布相关。而海面波浪又直接受海面风速影响,因此可以通过观测激光测高仪回波变化监测不同风速下海态变化。本文依据激光雷达方程,利用蒙特卡洛法模拟不同风速下的海面波浪分布,通过光线追击建立海面回波波形仿真器;以地球科学激光测高系统(geo-science laser altimeter system,GLAS)参数为输入,仿真得到不同风速下的海面回波:发现当海面风速在3~10 m/s之间时,回波呈单峰高斯波形,与GLAS发布的实际回波相符;且回波脉宽,以及有效能量反射率(即有效回波能量与发射能量之比)与实测参数误差小于10%。进一步分析可知,回波特征参数与海面风速之间存在显著关联,为利用激光测高仪大规模精确反演海洋表面风速奠定了基础。     

Android智能手机海面高度测量及其遥感应用

开展了Android智能手机的海面高度测量研究,并通过与测绘接收机测量结果和同比验潮站数据对比初步评估其性能。为了降低测量设备非探测区域反射的卫星导航信号对海面高度测量的影响,提出了经验模态分解提纯海面反射信号干涉振荡特征的方法,并利用仿真和试验数据验证了其有效性. 利用小米6智能手机和华测北斗N72测绘接收机采集的18天GNSS数据,开展了海面高度测量研究和评估. 结果表明:海面高度测量结果和验潮站同比数据在风速小于15 m/s时具有良好的一致性,智能手机和测绘接收机测量的海面高度的同比均方根误差均为0.31 m;智能手机用于测量海面高度的卫星信号的高度角下、上限高于30°的占比分别为30.8%和45.3%,以至于高高度角的信噪比时序可被用于测量海面高度;在18天的试验时间内,共计采集1120个海面高度测量值,平均62个/天,相比于CORS站,在相同的观测周期内具有更多的测量样本。最后对智能手机的遥感应用进行了讨论,以期推进遥感的大众化进程.      

方差分量模型中混合参数函数的估计(Ⅱ)

在方差分量模型中,本文考虑形c’β β’Bβ f’θ的参数函数的估计问题.得到无偏可估条件和局部最小方差无偏估计的表达式.     

传感器带未知输入的离散随机线性系统的分布式融合滤波

对传感器含未知输入和带相关噪声的离散随机线性系统,在没有未知输入的任何先验信息的情况下,设计了线性最小方差无偏状态滤波器。当系统带有多个传感器时,推得了任两个传感器子系统的滤波误差的互协方差阵。进而基于多传感器线性最小方差标量加权融合算法,给出了标量加权分布式融合状态滤波器。仿真研究验证了其有效性。     

北斗新一代试验卫星星钟及轨道精度初步分析

北斗卫星导航系统新一代试验卫星星座由2颗高轨倾斜地球同步轨道卫星和3颗中轨地球轨道卫星组成,2016年2月全部发射入轨,其任务是验证北斗系统从目前区域导航定位授时服务走向全球服务的新技术体制设计及指标性能.导航卫星星载原子钟是最重要载荷之一,负责星上时间频率基准信号维持和产生,本文利用星地双向时频传递设备观测的星地钟差数据,评估了试验星配置的新型高精度铷钟和被动型氢钟的实际性能,定量比较了相对于北斗区域系统卫星钟的性能提升.结果表明新一代试验星与北斗区域系统卫星钟差预报精度相比较有较大提高,地球倾斜静止卫星(Inclined Geosynchronous Orbit,IGSO)短期预报误差从0.65ns减小到0.30ns,中轨道卫星(Medium Orbit,MEO)短期预报误差从0.78ns减小到0.32ns,IGSO/MEO卫星中期预报误差均从2.50ns减小到约1.50ns.星间链路(Inter-Satellite Link,ISL)是北斗全球系统最重要的技术体制设计之一,本文评估了试验卫星实现的星间伪距测量对提升空间信号精度,即轨道和钟差的贡献,得到在地面监测网无法连续覆盖到的境外弧段,高精度星间链路测量对轨道确定和钟差测定精度的提升尤为明显.加入星间伪距测量,MEO卫星重新入境时钟差预报误差由3ns减小至1ns以内.采用星地星间联合定轨方法估计的卫星轨道径向重叠弧段互差优于0.1m,三维位置重叠互差优于0.5m,预报24h径向重叠弧段互差优于0.2m,三维位置重叠互差优于1m,均较区域监测网L波段定轨结果有较大提升.为解决多星定轨处理时卫星钟差与轨道高度耦合问题,本文提出了卫星钟差半约束模式定轨处理方法.用户等效距离误差分析结果表明采用卫星钟差半约束的定轨模式,卫星轨道预报4h用户等效距离误差由1.04m减小至0.82m.     

基于墨西哥帽小波变换的机载SAR海面风场反演

针对从机载SAR探测图像中反演风向中如何提取图像中的风条纹信息的问题,给出基于墨西哥帽小波的风条纹信息提取方法,结合二维快速Fourier变换反演海面风向.以中国南海海域一组机载SAR实测数据为例,采用该方法反演风向,并运用CMOD4、CMOD-IFR2和CMOD5模式反演风速,验证海面风场反演方法特性.结果表明,墨西...     

基于雷达信号特征点提取的结构物埋深估算方法

为了克服经验法推算结构物埋深的缺陷,基于检测对象的雷达反射波形特征,通过提取反射波形上的少量特征点,提出一种估算结构物埋深的新方法,并考虑实际检测中结构物反射波形的畸变,对估算精度进行分析评价.结果表明:对于理想的无畸变检测数据,该方法对结构物埋深、水平位置及电磁波速的估算结果较为精确;当反射波形存在畸变时,该方法对埋深的直接估算结果误差较大,平均误差达到55.202％,但对于电磁波速的估算结果较为精确;对于实测的有畸变检测数据,可通过电磁波速估算结果及测得的目标体双程旅时对埋深进行间接估算,估算精度满足雷达法检测对埋深估算的要求.相比经验法,该方法在估算精度、误差控制方面具有显著优势.     

基于时延空时滤波的P300波形提取及目标分类算法

提出一种基于时延空时滤波的P300波形提取及目标分类算法.将多通道脑电信号进行时延,利用最小二乘法思想构造代价函数,通过交替优化的方式估计空时滤波器和源信号,使代价函数收敛并得到空时滤波器,实现空域的源分离和时域的波形提取.经过仿真P300数据对算法性能进行验证,结果表明,该算法对P300波形恢复效果优于同类型的相关算法.对真实脑电数据进行处理,用算法得到的空时滤波器提取P300源成分作为分类特征,利用训练集得到的P300源成分训练Fisher分类器进行目标分类.结果表明,算法的P300波形提取效果、目标分类准确率及AUC值均优于同类型的相关算法.因此,该算法可有效提取P300波形并进行目标分类.      

基于RGB分量小波分解的数字图书馆图像检索技术

图像检索技术是数字图书馆进一步发展的核心技术,目前主要受到检索准确度和检索速度之间矛盾的制约.为此提出了一种基于RGB分量小波分解的图像检索方法.首先,利用原始图像信息生成RGB三色分量图像.然后,将每一幅分量图像进行小波分解,求取其低频分量成分.最后,利用RGB三色分量图像的低频成分进行融合,生成最终的相似性测度.实验结果表明,此方法可以在确保准确性的前提下,快速地实现图像检索.     

新增建筑对密云风观测环境影响的分析

本文以北京市密云县气象观测场为研究对象,关注其观测环境保护范围内新增建筑对观测环境的影响。首先对该区域观测环境进行分析,采用统计分析和城市小区尺度模式,得到了该区域相关气象要素(风)变化的结论。其结论如下：(1)1959～2013年间,密云气象观测环境55年来的变化还是比较明显,其观测环境总体处于不断恶化的状态。(2)从流场来看,冬季医院对观测场区域比夏季有较为明显的影响,且影响范围也比夏季要大。(3)从风场来看,冬季小风时,观测场在有医院比没有时,其区域的风速升高了8%;夏季小风时,其降低了10%;冬季大风时,其降低了9%;夏季大风时,其升高了8%。总体上医院对观测场的影响基本保持在9%左右。     

相干测风激光雷达带通采样方法的仿真研究

根据相干测风雷达回波信号载频高、带宽窄的特点,尤其星载相干测风雷达回波信号数千兆赫兹,采用传统采样方式对采集卡的采样率要求很高.鉴于采集卡的采样率和分辨力互相制约,提出将带通采样引入到相干测风雷达系统.本文以1.5 μm全光纤相干测风激光雷达的实测数据作为仿真输入,经Simulink滤波、带通采样,结果表明,在对探测距离影响不大的情况下,与低通采样方式相比径向风速反演结果最大相差0.5 μm/s;数据处理的时间复杂度降低,其下降值是带通采样频率与低通采样频率的比值;但信噪比会恶化,其下降值介于1~3 dB.      

基于m码码型变换提高多普勒血流测速分辨力的新方法

为了提高多普勒血流测速的分辨力,提出了一种基于m码的新的编解码调制方法.通过回波波形、稳恒流、脉动流的仿真实验证实,本算法能较精确地测得指定区域的血流速度,性能明显优于Shiozaki算法和标准m码算法,可以提高多普勒血流测速的精度.     

基于CFD和城市形态参数的风环境评价

风环境对城市居民舒适度影响较大,是城市气候研究的重点。以大庆市东城区为对象,研究基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）和城市形态参数的风环境评价方法。首先使用CFD软件对城市中心片区进行风环境模拟,得到风速云图;再将风速云图分割为多个网格,利用SPSS计算得到网格风速比与城市形态参数的回归拟合方程;最后通过回归拟合方程,计算东城区全域的风速比,评价风环境。结果表明,天空开阔度和迎风面积密度是影响风速比的最主要城市形态参数,综合多种城市形态参数能更好地解释风速比的变化;结合风速比计算方程和风环境评价标准能够发现城市中风环境不良的区域并提出优化建议。     

货车整车质量辨识方法研究

针对货车整车质量辨识问题,分别对基于车辆纵向动力学和基于运动学的两种整车质量辨别方法进行仿真和实车试验研究。阐述了两种整车质量辨识方法的原理,在TruckSim软件平台上建立车辆模型并在多种工况下基于这两种方法进行仿真分析。根据仿真结果进行实车试验,提出了一种车速冗余计算和加速度计算的方法,利用带时变遗忘因子的递推最小二乘法（RLS）对实车质量进行估计。研究结果表明,所提出的车速冗余计算方法和加速度计算方法准确有效,同时减少换挡次数能够显著提高辨识算法的收敛速度。相比于运动学整车质量辨识算法,基于车辆纵向动力学整车质量辨识算法能够有效地估计货车整车质量,鲁棒性好,估计准确,收敛速度快,具有很好的工程应用价值。