顾及非线性高程归算的中国西北区域对流层天顶延迟模型

对流层延迟是影响高精度导航定位的关键因素,同时也是进行GNSS水汽反演的重要数据。中国西北区域地形起伏较大,目前中国西北地区对流层天顶延迟模型在高程方面顾及不足,无法满足实时高精度定位需求,因此建立高精度中国西北地区对流层延迟模型成为迫切需求。针对当前中国西北地区ZTD模型未同时顾及非线性高程归算以及季节变化等问题,本文将利用2015-2017年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5资料建立顾及非线性高程归算的中国西北地区对流层天顶延迟模型(MZTD模型)。联合未参与建模的2018年ERA5资料和中国西北陆态网84个GNSS测站数据,验证MZTD模型的精度和适用性,并与目前使用广泛的GPT3模型进行精度对比。结果表明：以2018年ERA5资料和中国西北陆态网测站数据为参考值,MZTD模型的均方根误差(RMS)分别为3.14cm和2.81cm,相对于GPT3模型精度分别提高了约16.3%和21.7%,同时MZTD减少模型参数,提升了模型计算效率。因此,顾及非线性高程归算的MZTD模型在中国西北区域体现了更好的精度和适用性,可以为中国西北地区进行实时GNSS水汽探测和导航定位提供重要参考。     

天顶对流层干延迟模型高程适用性研究

针对天顶对流层干延迟(ZHD)的3种通用模型, 即Saastamoinen模型、Hopfield模型和Black模型, 构建基于探空数据的Radiosonde方法来解算ZHD并将其作为真值, 在北美夏季中纬度地区真实大气和标准大气两种条件下, 通过对比Radiosonde方法与3种通用模型计算的ZHD结果, 对3种通用模型进行高程适用性分析。结果表明, 3种通用模型都适用于0~30 km的高度, Black模型和Saastamoinen模型的精度相近, Hopfield模型精度最差。最后, 构建高气压变化范围的本地化短期ZHD-P模型。     

4种全球卫星导航系统实时动态定位效果评估

提出对流层去相关的实时动态定位(RTK)方法,有效降低单历元对流层参数与高程的相关性,实现对流层延迟与高程的有效分离,从而实现毫米级RTK定位.采用上海连续运行参考站(CORS)网的11条长度从23km到90km的基线,比较忽略对流层延迟与估计对流层延迟的单历元最小二乘解、动态卡尔曼滤波与对流层去相关4种RTK方法,重点分析对流层去相关RTK方法分离对流层参数与高程的效果,结果表明,对流层去相关方法在平面与高程方向定位精度均为毫米级,且高程相比平面精度更高.     

利用精密星历进行伪距单点定位的精度研究

本文首先给出了GPS伪距单点定位的几种主要误差的改正模型:电离层延迟、对流层延迟、地球自转改正、相对论效应改正等,然后采用双频伪距改正电离层延迟影响并利用IGS精密星历,通过算例来分析双频P码伪距单点定位的精度。     

雾霾天气与对流层延迟、气象因素的相关性分析

对流层延迟是影响卫星定位的主要误差之一,雾霾发生在对流层,因此雾霾对对流层延迟会产生不同程度的影响,从而影响卫星导航定位的精度。本文对对流层延迟与空气质量指数之间的相关性进行研究,进一步探究雾霾的主要污染成分与气象元素之间的关系,分析促进雾霾发生的条件。结果表明,从雾霾发生到消失扩散的过程中,对流层延迟与空气质量指数间表现出较强的相关性,随着气压、风速的降低和相对湿度的增大,雾霾发生的概率会增加。     

气象因素对对流层改正模型的影响

初步探讨气压P、气温T和水气压e对各对流层模型(Hopfield模型、Saastamoinen模型、EGNOS模型和UNB3模型)结果的影响.研究表明,EGNOS模型和UNB3模型随各气象因素的变化情况基本吻合.随着气压升高,各模型干(总)延迟量逐渐增加,且该变化并非线性,存在微小的波动;随着气温升高,Saastamoinen模型干延迟恒为常数,其他两个模型干延迟则逐渐增加,各模型湿延迟逐渐减小,Hopfield模型所得的总延迟量呈抛物线状(先减小后增加),EGNOS模型和UNB3模型的总延迟量则逐渐增加;随着水气压的升高,各模型湿延迟量逐渐增加,其中Saastamoinen模型、EGNOS模型和UNB3模型的湿延迟量随水气压变化的幅度接近,略小于Hopfield模型的湿延迟量.     

基于小波相关性的对流层延迟改正数据分析

针对信号的非平稳性,根据小波相关性在分析两列信号相互关系方面的有效性,结合山东地壳运动GPS观测网络部分监测站的数据,利用GAMIT软件解算CASH、JIMO、RIZH、WUDI的对流层延迟改正.结果表明:两两站间的相关延迟量比较接近,没有出现较大的浮动,最小相关延迟发生在CASH-RIZH之间,最大相关延迟发生在RIZH-JIMO之间.     

基于分片线性插值的北斗格网电离层延迟问题研究

为了增强定位精度,需不断提高电离层延迟模型精度,格网电离层模型由于修正效果佳而被广泛应用。针对格网模型构建过程中网格节点处电离层延迟的插值问题,提出了分片线性插值法计算用户端穿透点的电离层延迟。基于格网模型的特征,在同一模型中应用不同的插值算法进行电离层延迟误差的对比,并检验格网电离层垂直延迟修正误差(GIVE)。结果表明,使用分片线性插值法计算的穿透点电离层延迟值更接近于实测数据,GIVE值更小,从而验证了该插值方法计算用户端穿透点的电离层延迟的高准确度。     

基于分片线性插值的北斗格网电离层延迟问题

为了增强定位精度,需不断提高电离层延迟模型精度,格网电离层模型由于修正效果佳而被广泛应用。针对格网模型构建过程中网格节点处电离层延迟的插值问题,提出了分片线性插值法计算用户端穿透点的电离层延迟。基于格网模型的特征,在同一模型中应用不同的插值算法进行电离层延迟误差的对比,并检验格网电离层垂直延迟修正误差(GIVE)。结果表明,使用分片线性插值法计算的穿透点电离层延迟值更接近于实测数据,GIVE值更小,从而验证了该插值方法计算用户端穿透点的电离层延迟的高准确度。     

海上动态GPS大气可降水量信息反演

基于精密单点定位(PPP)技术,对海洋上空大气可降水量(PWV)信息反演方法进行研究。采用随机游走过程估计方法,动态模拟船载GPS接收机天顶对流层湿延迟(ZWD)在时间和空间尺度上的随机变化。利用渤海湾船载动态GPS测量数据和同步气象观测数据,结合海洋动态环境,以渤海湾MM5模式积分水汽为参考值,详细分析不同随机过程噪声约束和卫星截至高度角等因素对PWV提取精度的影响。结果表明,选取槡2～5mm/h的随机过程噪声约束以及7°～10°的卫星截至高度角,海上船载动态PWV反演结果与MM5模式积分水汽基本一致,其偏差的绝对值均小于3 mm,均方根误差优于1.2 mm。     

中性大气折射延迟的研究现状及其天文测量方法

经典天体测量和大地测量所作的天文大气折射修正,以及现代空间大地测量所作的电磁波中性大气折射延迟改正,都没有达到期望的高精度要求,原因在于不能直接测定天文大气折射和折射延迟模型的参数,只能采用各地相同和各向同性的理论模型作改正.为了提高修正精度,人们用测量数据反演各观测站不同方位的经验改正模型.本文根据有关学科发展对空间大地测量的精度要求,阐述了折射延迟量与观测站周围的地形有关的事实,指出了建立和采用随观测站、方向而异的改正模型的必要性;在分析了长期以来直接测定天文大气折射或折射率的几个主要障碍和已具备的条件后,根据光学波段的天文大气折射与射电波段的大气折射延迟之内在联系,提出了在各测站采用天文大气折射测定值,建立各自随方位而异的大气折射实测模型和折射延迟实测模型的方法;文中还给出了测定瞬时天文大气折射、建立两种实测模型的总体方案.这一方法的实施,将有可能把天顶方向的延迟改正精度提高到1mm以内、高度角5°处的精度提高到厘米量级,并且把截止高度角压缩到5°以内.     

BD星基增强系统格网电离层延迟算法的研究

随着北斗卫星导航系统的发展日益成熟,开发基于北斗的星基增强系统已刻不容缓,而电离层误差是影响星基增强系统定位精度的重要误差源。利用中国大陆构造环境监测网络的10个GNSS参考站在2016年3月20日的观测数据,验证了基于北斗导航系统的星基增强系统格网电离层修正算法在中国地区部分站点的修正精度,与Klobuchar模型修正法进行了对比,并检验了格网电离层垂直延迟的修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法的修正精度普遍优于Klobuchar模型修正法;修正误差也在正常范围内,进一步说明格网电离层延迟算法在中国地区的应用是可行的。     

Stability Analysis of Runge-Kutta Methods for Delay Integro-Differential Equations

Considering a linear system of delay integro-differential equations with a constant delay whose zero solution is asympototically stable, this paper discusses the stability of numerical methods for the system. The adaptation of Runge-Kutta methods with a Lagrange interpolation procedure was focused on inheriting the asymptotic stability of underlying linear systems. The results show that an A-stable Runge-Kutta method preserves the asympototic stability of underlying linear systems whenever an unconstrained grid is used.     

A new global zenith tropospheric delay model IGGtrop for GNSS applications

Tropospheric delay is one of the main sources of measurement error in global navigation satellite systems.It is usually compensated by using an empirical correction model.In this paper,temporal and spatial variations of the global zenith tropospheric delay(ZTD) are further analyzed by ZTD time series from global International GNSS Service stations and annual ZTDs derived from global National Centers for Environmental Prediction reanalysis data,respectively.A new ZTD correction model,named IGGtrop,is developed based on the characteristics of ZTD.Experimental results show that this new 3D-grid-based model that accommodates longitudinal as well as latitudinal variations of ZTD performs better than latitude-only based models(such as UNB3,EGNOS,and UNB3m).The global average bias and RMS for IGGtrop are about-0.8 cm and 4.0 cm,respectively.Bias values for UNB3,EGNOS,and UNB3m are 2.0,2.0,and 0.7 cm,respectively,and respective RMS values 5.4,5.4,and 5.0 cm.IGGtrop shows much more consistent prediction errors for different areas than EGNOS and UNB3m,In China,the performance of IGGtrop(bias values from-2.0 to 0.4 cm and RMS from 2.1 to 6.4 cm) is clearly superior to those of EGNOS and UNB3m.It is also demonstrated that IGGtrop biases vary little with height,and its RMS values tend to decrease with increasing height.In addition,IGGtrop generally estimates ZTD with greater accuracy than EGNOS and UNB3m in the Southern Hemisphere.     

考虑区域间互联电网时延差异性的分布式AGC方法

针对区域互联电网自动发电控制(AGC)过程中系统间传输时延的随机性与差异性问题,提出一种分布式模型预测控制(DMPC)方法.首先,在考虑互联电网区域时延存在差异性的前提下,构建互联电网AGC系统模型;然后,针对互联电网AGC系统的分布式特征,对DMPC方法进行讨论,分析在DMPC框架下时延的处理模式;最后,分别以阶跃与随机负荷曲线为扰动变量,获取互联电网频率控制效果曲线.仿真结果表明:在考虑区域间时延随机性与差异性的情况下,所提方法能够保证系统良好的动态响应性能,验证了此方法的可行性和有效性.     

基于全相位FFT三谱线校正的电网谐波与间谐波检测算法

电网谐波检测中,传统FFT算法存在的频谱泄露现象影响了检测的精度.为解决这一问题,分析和比较了全相位FFT算法与FFT算法之间的区别,将一种三谱线校正方法推广到精度更高的全相位FFT算法,并由此提出一种全相位FFT三谱线校正算法.该算法利用频谱峰值频点周围三根谱线信息构造频率偏移量修正公式,进而获得全相位FFT幅值和频率校正值,并利用全相位FFT的相位不变性直接获得信号相位.通过与FFT三谱线插值算法、全相位FFT双谱线校正算法和全相位FFT双谱线插值算法对比,结果表明该全相位算法具有更好的谐波和间谐波检测精度,并且抗白噪声能力更强.     

基于改进ELMD和sinc插值校正的电压闪变参数检测

新能源发电并网及大量非线性、冲击性负荷的应用造成的电压波动与闪变已成为不可忽视的电能质量问题。为实现非稳态电压闪变参数的准确提取,提出一种基于改进集合局部均值分解(ensemble local mean decomposition, ELMD)和sinc插值校正的闪变参数分析方法,通过sinc插值法替代局部均值分解法中移动平均插值,并利用噪声的统计特性构建改进集合局部均值分解方法,基于改进ELMD将非稳态电压闪变信号分解成一系列的本征模函数(intrinsic mode function, IMF)分量,然后对各分量进行Hilbert变换获得非稳态电压闪变包络信号的瞬时幅值和瞬时频率,最后针对局部均值分解(local mean decomposition, LMD)测量大于12 Hz闪变分量幅值误差较大的局限性,构建基于sinc插值的幅值误差校正模型,据此实现非稳态电压闪变参数的完整检测与分析。通过仿真和实验证明所提出的改进ELMD和sinc插值校正闪变检测相比传统基于LMD的闪变检测方法具有更高的准确度,受电网基波频率波动的影响很小,抗干扰性强,能有效实现非稳态电压闪变包络参数准确检...     

有界延迟微分方程Runge- Kutta 方法的渐近稳定性

讨论了一类延迟量为有界变量的非线性变延迟微分方程初值问题, 得到了带线性插值的Runge- Kutta 方法的渐近稳定性结果. 即如果Runge- Kutta 方法( A, b , c) 是( k , l) - 代数稳定的且k < 1, 那么带线性插值的该方法是GAR( 2m , l) - 稳定的.