一种基于二次型约束最小二乘法的瞬时单点定位算法

在某些具有鲁棒性要求的应用中,标准单点定位(standard single-point positioning,SPP)仍然发挥着至关重要的作用.但是经典SPP的定位精度仍然为米级,不足以满足一些实际应用的需求,如水文测量和机场场面活动的车辆等.针对该问题,通过将先验高度信息融入到SPP算法中来实现瞬时亚米级定位精度,提出了一种基于二次型等式约束最小二乘估计的SPP定位方法.利用实测的GPS(global positioning system)卫星观测数据进行SPP实验,实验结果表明,与无约束SPP相比,本方法有效地改善了定位精度,并且不依赖于载波相位测量,有较高的鲁棒性.     

地球静止轨道卫星数对广域增强系统性能的影响

为了评估广域增强系统(wide area augmentation system,WAAS)中地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星数对WAAS性能的影响,正确解码WAAS报文,对比分析GEO卫星和全球定位系统(global positioning system,GPS)卫星的伪距改正值和用户差分距离误差指数;将GEO卫星纳入导航定位解算,并基于WAAS监测站实测数据,解算分析GEO卫星数对WAAS报文延迟、中断和导航性能的影响.结果表明:当现有GPS卫星均正常工作时,GEO卫星数的增加可有效降低报文的延迟和中断,但对WAAS定位精度和完好性的提升并不明显.星基增强系统(satellite-based augmentation system,SBAS)中有两颗正常工作的GEO卫星是比较理想的状况.     

基于TGD/DCB改正的BDS多频单点定位精度分析

文章研究不同频点的无电离层组合模型中时间群延迟(time group delay,TGD)和差分码偏差(differ-ential code bias,DCB)对定位结果影响的差异,给出了北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)双频/三频无电离层组合TGD和DCB...     

基于DCB改正的BDS/GPS/Galileo多频单点定位精度分析

为了实现多频数据融合处理并有效抑制伪距硬件延迟对定位精度的影响,推导了多频标准单点定位的数学模型,给出了多系统双频/三频观测值组合情况下的DCB改正方法,并以5个MGEX监测站连续7 d的实测三频数据进行验证.结果表明,DCB改正后,BDS,GPS,Galileo系统观测值残差的标准差分别减小了74. 3%,66. 1%和71. 2%;单BDS三频单点定位点位精度提高74. 6%;单BDS双频单点定位与三频单点定位精度相当;相比于单BDS,BDS/GPS及BDS/GPS/Galileo组合单点定位精度分别提高了18. 9%和24. 6%,取得了三维3. 640和3. 385 m的定位精度.     

基于短时灰预测的像素预测模型

提出了一种采用GM(1,1)模型预测目标特征变化的新方法。该方法通过对目标区域进行分块,计算块区域像素和,同时利用短时时间序列对像素和序列进行累加处理生成新序列,通过GM(1,1)模型得到目标的预测模型。GM(1,1)像素预测模型方法对目标具有较强的预判能力,对短时特征变化具有较好的预测能力。跟踪算法能很好地将特征变化与预测结合到一起,利用该方法进行跟踪测试,对比当前传统跟踪算法其跟踪性能有显著提高。     

基于BDS/GPS双系统的全球电离层建模

借助当前比较完善的GPS系统,建立基于BDS/GPS双系统的全球电离层模型,是克服BDS单系统建模弊端,提高全球电离层模型和硬件延迟(DCB)监测精度的一种有效途径.本文分析了基于BDS/GPS双系统的电离层模型所能达到的精度,以及GPS观测对DCB监测的辅助作用.文中选用了太阳活动峰年2013年2月11日–2014年1月13日336天的BDS/GPS双系统观测资料,利用15×15阶球谐函数模型建立了全球电离层模型(GIM/SHA),并利用IGS最终电离层产品(GIM/IGS)、双频实测VTEC和海洋测高数据对该双系统模型的电离层产品进行了全面的精度评估.结果表明:(1)通过与三种基准数据比对,GIM/SHA的外符合精度在3–6 tecu范围内,且系统性偏差较小;(2)GPS卫星P1P2频点DCB与IGS最终产品结果比较BIAS在0.1 ns内,RMS最大不超过0.2 ns;(3)通过比较BDS单系统与双系统生成的卫星和接收机B1B2频点DCB发现,两种方法解算的DCB均值差别为0.01–0.227 ns,双系统解算BDS卫星DCB稳定性稍优于单系统结果,但是GPS观测资料的加入能够明显地提高接收机DCB的稳定性;从14颗BDS在轨卫星B1B2频点DCB长期稳定性统计可见,各卫星DCB长期稳定性为0.2–0.3ns,其中GEO卫星稳定性水平稍差.     

DCB对精密单点定位中的精度影响分析

在精密单点定位中,通常假定接收机差分码偏差(Differential Code Bias,DCB)被钟差吸收,而不去单独进行考虑,从而可能影响最终的定位精度。为了验证DCB对定位精度的影响,针对2019年1月1日BJFS站一天的观测数据,用Bernese软件进行数据解算,并分是否考虑DCB影响的两种情况进行实验。结果表明,在考虑DCB影响后精密单点定位的收敛速度及定位精度得到明显提高,定位精度达厘米级。     

基于时变AR模型的GPS定位精度研究

定位精度是影响GPS卫星导航系统应用的重要因素之一.对时变参数模型TVAR进行了研究,并将其应用于GPS卫星导航系统的定位精度分析,以达到减小定位误差的目的.该方法针对定位序列的统计特性,利用时间序列分析方法建立预测模型,通过前面一段数据拟合的模型预测后面一段时间的数据趋势.数据实验结果验证了利用时变自回归方法进行GPS数据建模分析的有效性和可行性.     

基于EMD的声纹特征参数提取

提出了一种新的结合支持向量机(SVM)、经验模态分解(EMD)和短时处理技术的声纹识别方法,将EMD分解和短时处理技术相结合提取特征参数,采用SVM实现声纹识别.实验结果表明,所提出的方法比传统的短时分析+GMM方法在识别率上由92.5%提高到了95.1%.     

广义三角级数函数电离层延迟模型

研究一种参数可调的广义三角级数函数GTSF(generalized trignometric series function)电离层延迟模型.分析GTSF模型在电离层研究特别是为单频用户提供延迟改正应用方面的特点.初步结果显示,较参数固定的三角级数函数TSF(trignometric series function)模型和目前广泛应用的多项式模型POLY(polynomial model)模型,GTSF模型能够更好的描述电离层TEC变化特性,可望进一步提高基于GPS的局部电离层延迟信息的确定精度.     

基于半长轴补偿的广播历书参数改进计算方法

基于全球定位系统(global positioning system,GPS)历书参数忽略了卫星轨道近地点角的变化,无法准确描述中圆地球轨道(medium earth orbit,MEO)卫星轨道的长期变化规律,直接使用历书参数进行最小二乘拟合的传统方法无法取得较高精度等问题,针对非历书长期改正项对位置计算的影响进行分析,提出一种基于半长轴补偿的广播历书改进计算方法。对拟合历书增加角速度变化量,并利用其对半长轴平方根进行补偿从而获得广播历书参数。研究结果表明:通过此方法拟合6 d卫星轨道数据,位置误差为数千米,用户测距误差(user range error,EUR)小于900 m,比传统直接历书拟合方法精度提高1倍以上;改进法获得的历书外推8 d的用户测距误差小于3 km,采用传统方法获得的历书用户测距误差达8 km。     

基于全球大气模型的日本关东平原InSAR对流层延迟改正研究

对流层延迟影响了InSAR技术监测地壳形变的精度。近年来,全球大气模型(GAM)以及通用大气改正在线服务(GACOS)成为有效改正对流层延迟的重要数据集。本研究以日本关东平原为例,采用MERRA2和ERA5这2种GAM以及GACOS改正时序InSAR干涉图的对流层延迟,通过考虑距离变化的相位标准差和半变异函数2种度量方法评估其改正效果。研究结果表明,2种方法评估结果一致,3种数据集所计算的对流层延迟差异较大且对于不同干涉图改正效果不同。对于整体时序InSAR干涉图来说,在0～30 km的空间尺度上,3种数据集在研究区域内改正效果均不明显,而在30～100 km的空间尺度上,ERA5和GACOS具有较好的改正效果,但MERRA2表现较差。经ERA5改正后时序InSAR干涉图相位标准差的均值削减量可达17.5%,略高于GACOS的13.3%,可为国内外沿海平原地区开展InSAR技术监测地壳形变提供支持。     

北斗三号码观测值评估及定位精度分析

随着北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)完成全球组网，北斗三号(BDS-3)3个新频段观测值和定位精度需要评估。文章选取全球范围20个国际GNSS服务(International GNSS Service, IGS)组织的监测站数据，从信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)、伪距多路径(multipath, MP)误差和伪距定位误差方面综合对比BDS-3的6个频段码观测值数据。结果表明：6个频段的SNR从大到小依次为B2a+b、B3I、B2a、B2b、B1C、B1I;6个频段的伪距MP误差从小到大依次为B2a+b、B2a、B3I、B1C、B2b、B1I;B3I频段观测值定位精度最高，B2a+b、B2a频段定位精度相当，且优于B1C频段；目前接收机跟踪BDS-3新频段的可见卫星数相对较少，独立解算时误差较大，稳定性较差。研究结果可为BDS-3应用和发展提供参考。     

TerraSAR-X数据沿轨干涉运动目标检测研究

为检验TerraSAR-X数据在地面运动目标检测(GMTI)应用中的潜力,并验证基于SAR沿轨干涉图的幅度和相位联合统计特性以及恒虚警率的检测方法(ATI-CFAR)对TerraSAR-X数据的适用性,利用TerraSAR-X卫星单发双收模式数据,基于一种ATI-CFAR方法,结合数据特点进行改进,对北京北五环部分路段开展GMTI实验研究。结合地面同步实验进行验证分析,结果表明:1) TerraSAR-X数据能够应用于GMTI,但干涉相位受干扰严重,使用统计的方法确定ATI相位阈值易发生过度估计,导致大量漏检;2)基于车速先验知识确定相位阈值,利用图解法确定ATI幅度阈值,能够有效地改善检测结果。本文方法检出率和正确率分别达到70%和87.5%,证明了其对TerraSAR-X数据的适用性,反映出TerraSAR-X数据在GMTI应用中的潜力。     

基于精密星历的极区卫星导航系统性能分析

为填补全球四大卫星导航系统在极区无全面性能分析及比对的空白,基于精密星历,分别通过航线取点及区域分析的方法,分析了4种全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)当前星座在极区的可见性及定位精度,并比较了4种GNSS的性能,解决了现有文献中未全面分析4种GNSS、取点分析难以代表极区内整体性能的问题,为极区GNSS的应用和发展提供理论依据。分析结果表明,在不考虑外部电磁环境干扰的条件下,格洛纳斯卫星导航系统(global navigation satellite system, GLONASS)的定位精度略低于其余三者,但4种GNSS已经能够较好地覆盖极区,均满足极区定位的基本要求。因此,极区GNSS的研究方向应更侧重于如何消除极区恶劣电磁环境对GNSS的影响。     

随机模型在GPS卫星钟差估计中的应用

卫星钟差是影响定位精度的重要误差源之一.针对不同接收机评估其伪距观测精度,选择相应的相位观测方差,构建合理的随机模型.采用56个IGS(International GNSS Service)跟踪站观测数据解算卫星钟差,并进行定位验证.结果表明:基于该方法的钟差估计结果与传统的钟差估计方法的结果在定位精度上改进约为5％....     

北斗二号/三号融合的分米级星基增强算法与性能分析

北斗卫星导航系统星基增强服务通过地球静止卫星向用户播发等效钟差、轨道改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数等四重广域差分改正数,用户在此基础上利用载波相位观测值实现实时分米级的定位性能.本文介绍了分米级星基增强服务的参数匹配算法以及单频、双频用户精密定位模型.将系统播发的四重差分改正数应用于北斗二号与三号融合的精密单点定位,分析了不同频点及定位模型的系统精密定位服务性能.18个测站7 d的结果表明:北斗二号/三号融合的星基增强服务双频组合动态精密单点定位平均12.42 min收敛至0.5 m以内,收敛后的平均定位精度为平面0.15 m,高程0.2 m;相比仅使用北斗二号系统,不同定位模型收敛时间平均缩短了56.7%;而基于非差非组合的分区定位收敛速度更快,并且能达到与无电离层组合模型相同的精度水平.使用北斗电离层格网信息改正的单频动态定位PPP平均11.74 min收敛至0.8 m以内,收敛后的平均定位精度为平面0.2 m,高程0.3 m;相比使用广播星历电离层模型改正的结果,静态和动态定位平均收敛时间分别缩减了21.4%和25.2%.     

一种应用于GPS/低成本INS组合导航的自适应滤波算法

为了提高在全球卫星定位系统(GPS)接收机导航解更新间隔期间组合导航系统的定位精度,在分析了惯导系统(INS)误差模型的基础上,使用一种对噪声协方差矩阵进行实时自适应估计的算法改进了通常使用的标准Kalman滤波器。采集清华大学内的跑车实测数据,并使用自适应算法进行处理,结果表明:该方法可以有效地提高GPS导航解间隔期间组合导航系统的定位精度,整体定位精度可以提升近10%,在车辆行驶状态变化较大的路径中获得了最高达40%的位置精度提升。该方法易于实时实现,在实际工程实现中具有一定的应用前景。     

基于粒子群-支持向量机的时间序列分类诊断模型

构建一种基于粒子群算法-支持向量机(PSO-SVM)的磁共振功能成像(fMRI)时间序列分类诊断模型,通过针对脑区多维时间序列数据的深层次分析实现病症患者和健康者的准确判断与区分,为面向fMRI时间序列数据的病症诊断和预测提供有效科学依据.该方法在以下4个方面不同于其他已有相关研究工作:(1)构建基于自回归模型的脑区多维时间序列数据特征表示;(2)构建基于支持向量机模型的脑区多维时间序列数据分类机制;(3)构建基于粒子群算法的分类学习参数寻优策略;(4)建立融合上述特征表示、优化分类与参数优选模式的fMRI时间序列数据分类诊断模型.通过以精神抑郁症作为实证分析的具体案例,所提出分类诊断模型已取得良好实验效果,展示出其有效性与合理性.     

基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统和GPS组合的动态精密单点定位

提出一种基于分区综合改正数的北斗卫星导航系统(BDS)和GPS双系统组合(BDS/GPS)动态精密单点定位(PPP)模型。选取15个MGEX(multi-GNSS experiment)测站作为参考站或用户站进行试验,统计分析了20 d的BDS/GPS动态精密单点定位的精度及收敛性。结果表明,BDS双频动态精密单点定位平均13 min收敛至三维定位误差小于1m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.15 m和0.30 m;BDS/GPS双频动态精密单点定位平均3 min收敛至三维定位误差小于1 m,平均平面精度和平均高程精度分别优于0.07 m和0.15 m。