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全球定位系统

2019年  第44卷  第3期

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 基于CNN和RNN的像素级视频目标跟踪算法
崔家梁, 冯朝晖, 李芹, 赵红颖
2019, 44(3): 1-6. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.001
摘要:
影像目标跟踪定位技术是当前计算机视觉领域的研究热点,目标跟踪算法也是现阶段将视频结果用于定位的薄弱环节之一.本文分析了像素级目标跟踪存在的问题,根据深度学习在图像领域的最新研究成果与视频跟踪需求,结合最新的图像分割、卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)和加密解码结构等方法提出了一种像素级视频目标跟踪算法.使用公开数据集实现算法并设计了定量评价指标.实验结果表明该算法具有较强的像素级视频目标跟踪定位能力
基于盲信号分离的机载VDB接收机同频干扰抑制
倪育德, 李许光
2019, 44(3): 7-13. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.002
摘要:
针对民航飞机利用陆基增强系统(GBAS)进行精密进近着陆过程中,GBAS机载甚高频数据广播(VDB)接收机所受到的同频干扰问题,提出采用盲信号分离算法,对VDB接收机所接收到的期望信号与同频干扰信号进行分离,并通过识别解码数据中的机场标识(ID),得到所需期望信号,从而抑制同频干扰信号. 分析并仿真了基于快速固定点(Fast ICA)算法、自然梯度算法和等变自适应分离(EASI)算法,对VDB接收机接收到的混合信号进行分离的机理和同频干扰抑制的实现. 仿真结果表明,这三种算法均能有效分离期望信号与同频干扰信号,进而进行同频干扰抑制,并通过比较三种算法的收敛速度、串音误差和误码率,得出 Fast ICA算法更适合用于VDB信号的同频干扰抑制.
正交复用二进制偏移载波双环跟踪技术
任宇飞, 卢晓春, 冯瑞
2019, 44(3): 14-22. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.003
摘要:
针对正交复用二进制偏移载波信号(QMBOC)跟踪时存在的多零点模糊问题,首先比较了模糊消除的常用方法,并对双环跟踪方法进行了理论分析,在此基础上利用二进制偏移载波信号(BOC(1,1))的双环跟踪环路对QMBOC信号进行了跟踪,同时将副载波联合环路纳入双环跟踪方法作研究对比.仿真结果表明,在载噪比高于24 dB·Hz的环境下,BOC(1,1)的双环跟踪误差趋近于0,小于联合跟踪方法下的跟踪误差,实现了良好的处理效果.
磁暴事件对高精度TEC二维分布的影响
余侯芳, 郭文兴, 张玉强, 冯健, 甄卫民
2019, 44(3): 23-31. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.004
摘要:
电离层总电子含量(TEC)是电离层探测与研究工作的重要特征参量之一.利用地基GPS接收站台网,可以获得大量的垂直TEC数据.本文提出一种高精度TEC地图重构方法,基于Kriging法对垂直TEC进行插值处理,实现了亚大区域高分辨率TEC二维分布的重构,并与实测数据对比验证了本方法的精度和有效性.基于此二维分布,分析了区域TEC值随时间、纬度的变化情况;重点分析了磁静日与磁暴期间南北半球不同纬度TEC值的不同表现特征,并给出了磁暴期间不同纬度TEC的变化趋势所存在的差异及其解释,相关研究成果可为区域高分辨率电离层监测系统的建立提供方法支撑.
 非差FCB估计及其在PPP模糊度固定中的应用
宋保丰, 郝金明, 师一帅, 焦博
2019, 44(3): 32-37. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.005
摘要:
模糊度固定能够显著提高精密单点定位(PPP)的精度和收敛速度,是国内外卫星导航定位领域的研究热点.本文通过最小二乘法分离接收机端和卫星端小数周偏差(FCB),恢复非差模糊度的整数特性,将得到的卫星端FCB提供给用户,能够实现非差模糊度固定的PPP.采用全球IGS跟踪站的观测数据进行非差FCB解算,实验结果表明,宽巷FCB的稳定性较好,一周内变化小于0.1周,而窄巷FCB一天内变化较大.将获得的FCB用于模糊度固定PPP实验,E、N、U三个方向的定位精度分别为0.7 cm、0.8 cm和2.1 cm,与浮点解PPP相比,分别提高68%、51%和37%,验证了本文估计的FCB用于模糊度固定PPP的定位性能
磁暴期全球电离层电子含量变化分析研究
陈志华, 施昆, 徐吉松
2019, 44(3): 38-48. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.006
摘要:
电离层电子含量(TEC)受太阳活动影响较大,磁暴发生时,TEC变化在全球范围内变化不一,研究该时期的TEC扰动变化情况对电离层的研究至关重要.本文以2015年3月特大磁暴为研究对象,利用包括北斗系统在内的全球卫星导航系统(GNSS)TEC数据和中国区域的电离层测高仪f oF2数据,对此次电离层磁暴的扰动特性进行研究并讨论其可能的物理机制.
小波分析和经验模态分解对BDS多路径误差削弱对比研究
陶远, 邓永春, 胡豪杰, 高翔
2019, 44(3): 49-55. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.007
摘要:
在利用北斗卫星导航系统(BDS)进行高精度变形监测时,BDS信号产生的多路径效应是影响变形监测数据精度和可靠性的一个不可忽视的误差源. BDS有三种不同的轨道卫星,所形成的多路径误差较为复杂. 基于坐标域的多路径误差使用小波分析(Wavelet)和经验模态分解(EMD)进行原始序列降噪,对降噪后序列使用改进恒星日滤波(ASF)进行多路径误差剔除,两种方法分别对基线精度的E方向改善了38.6%和40.8%,N方向改善了59.1%和61.0%,U方向改善了57.8%和57.9%,EMD对坐标序列的平滑和基线精度改善较优.
基于最小二乘和穷举算法的高程抵偿面优化
邓标, 李鹏, 李德亮, 王延霞
2019, 44(3): 56-61. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.008
摘要:
针对高斯投影长度变形问题,本文基于形变产生的机理,采用最小二乘法对最优抵偿投影面及中央子午线进行理论推导,结合穷举搜索法快速确定最优投影参数.算例表明,该方法对限制高斯投影变形具有明显的效果.
基于小波变换的地震前后GNSS ZTD异常变化分析
王勇, 娄泽生, 刘严萍, 王轩
2019, 44(3): 62-68. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.009
摘要:
地震前后的水汽变化特征分析可为震前地震预测和灾后次生灾害预警提供参考.该文借助小波变换方法开展地震前后全球卫星导航系统(GNSS)天顶对流层延迟(ZTD)(水汽)的异常变化研究.通过对ZTD结合地震与降水数据来分析地震前后水汽变化特征,利用小波变换的方法分解重构ZTD数据,分析GNSS ZTD在地震前后的异常变化.研究发现:地震前后存在水汽突变情况,小波变换后的ZTD能更清楚显示震后水汽变化特征与地震关系及水汽周期变化.
基于卡尔曼滤波方法的BDS动态伪距差分定位算法研究
孙茂军, 李霞, 赵利江
2019, 44(3): 69-73. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.010
摘要:
针对北斗卫星导航系统(BDS)最小二乘伪距差分方法定位精度及稳定性不足的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波方法的伪距差分算法,并进行了静态以及人行慢动态两种条件下的实验.对实测数据结果的处理分析表明,卡尔曼滤波方法在静态条件下,东、北、高三个方向精度分别提升55%、23%、48%.在动态条件下,东、北、高三个方向精度分别提升71%、49%、33%.
融合惯导信息的单目视觉室内定位方法
李梦珍, 余敏, 俞佳豪
2019, 44(3): 74-80. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.011
摘要:
针对单目视觉定位方法定位精度高但数据源不稳定,而惯性测量组件可稳定获取定位数据却存在累计误差的问题,提出了一种融合惯导信息的单目视觉室内定位方法.该方法利用四参数拟合模型将图像数据转换成定位定姿数据,并在惯导数据解算过程中引入互补滤波修正陀螺仪读数,最后将处理后的数据作为观测值输入到扩展卡尔曼滤波器中,得到最优位置信息.实验结果表明,该方法能够有效地提高室内定位的精度和稳定性.
Linux Shell在电离层TEC格网数据提取和分析中的应用
李涌涛, 李建文, 顾晨钟, 陈晨, 张硕, 车通宇
2019, 44(3): 81-87. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.012
摘要:
电离层延迟误差是卫星导航和定位中不可忽略的重要误差,全球电离层总电子含量(TEC)格网数据因其将全球按规则的经纬度格网化,并给出了相应格网点的电离层TEC值,从而为用户使用提供了极大的便利.本文基于Linux Shell脚本编写简单、快速和容易维护等优点,利用Shell脚本对电离层TEC格网数据进行提取和分析处理,主要包括全球和自定义区域电离层TEC数据提取、均值计算、格网经纬度互差计算、最值提取等应用,可为基于全球电离层格网(GIM)数据对全球或区域电离层TEC周年变化、季节变化、周日变化规律以及时空变化特性等相关规律的分析研究提供一定的参考.
GNSS测量+水准面精化模型代替等级水准测量验证分析
陈振防, 王解先
2019, 44(3): 88-94. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.013
摘要:
基于高精度的嘉兴市似大地水准面精化模型和嘉兴市连续运行卫星定位综合服务系统(JXCORS),结合嘉兴市现代测绘基准体系建设和复测两个项目的成果数据,对GNSS静态测量和网络实时动态(RTK)测量代替等级水准测量进行了推导计算和测试分析比对,最终验证代替等级水准测量具有可行性,对于城市测绘具有较好的应用价值。
基于CORS基准站的地质灾害监测技术研究
温旭, 刘立, 罗猛威, 张乙志, 王路
2019, 44(3): 95-98. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.014
摘要:
采用高精度的数据处理软件对CORS基准站不间断、实时的观测数据进行处理与分析,结合大气、地表水及海平面变化等观测资料,研究地面水平和垂直形变、地面重力的变化.通过挖掘CORS基准站网监测地质灾害灾变过程的潜力,提升地质灾害监测预警能力,推进地质灾害预警向定量化、实用化方向发展,为浙江省重大工程建设和形变安全运营等提供支持.
基于BDS的边坡监测智能预警系统的设计与实现
王迪, 邹浜, 文静, 郭秦
2019, 44(3): 99-104. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.015
摘要:
传统的边坡监测技术有着自动化程度低、警情上报慢和响应时间长等不足,为了克服传统技术的缺点,提出一种基于北斗卫星导航系统(BDS)的边坡监测智能预警系统.该系统搭配目前主流的高精度接收机,其平面和高程监测精度均能达到毫米级;在灾情判断方面,结合了传统的点位稳定性分析方法和目前较新的图像移动判别技术,使得灾情的误报率进一步降低;本系统集合了数据处理、数据存储、数据分析、信息管理、灾害预警和跨平台信息发送等功能,一体化、自动化和智能化程度高.经过一段时间的实践证明,该系统运行正常,能有效减轻管理者的工作负担,具有一定的推广价值.
基于GPS/BDS组合系统实现航测无人机动态定位
高晓, 库新勃, 白皓, 唐新庄
2019, 44(3): 105-110. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.016
摘要:
由于定位定向系统(POS)可直接获取航摄像片线元素与角元素,减少航测内外业工作量,提高航测作业的效率,无人机摄影测量已成为航空摄影测量的重要方式.常规实时动态(RTK)产品重量较大,难以应用于荷载有限的微小型无人机的POS系统.本文基于Doppler值修正伪距观测量,并联合平滑伪距与相位观测量实现无人机动态后处理定位(PPK).实测数据结果表明,较之单系统,全球定位系统/北斗卫星导航系统(GPS/BDS)组合系统可充分满足无人机动态定位的精度需求,结合平滑伪距与相位观测量可改善PPK定位的精度与可靠性.
基于BDS三频信号的大变形提取算法研究
谈兵
2019, 44(3): 111-116. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.017
摘要:
提出了一种利用北斗卫星导航系统(BDS)三频载波相位信号提取大变形量的单历元算法.该算法基于监测点变形前坐标,采用BDS三频信号构建的超宽巷组合利用无整周问题的数据处理策略求取变形粗略值,通过宽巷及L1原始观测值逐步精化求得精确的变形信息.采用变形监测试验平台的一组实测变形数据进行测试,验证了本文算法的可行性.
基于小波降噪和神经网络的GPS高程时序预测模型
张仕森, 孙宪坤, 尹 玲, 李世玺
2019, 44(3): 117-125. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.018
摘要:
全球定位系统(GPS)时序数据预测的工作中发现,通常时序数据中含有的噪声会干扰数据预测的结果.为了降低时序数据中噪声对预测结果的负面影响,将提升小波阈值降噪技术和长短期记忆(LSTM)神经网络相结合,实现一种GPS时序数据降噪预测模型.该模型在预测之前首先利用提升小波与平滑阈值函数对GPS时序数据中的噪声进行剥离,然后构建多层LSTM神经网络对时序数据进行单步预测.通过实验与多种时间序列预测模型进行对比,结果表明所提出的LSTM预测模型对GPS时间序列的预测具有较强的适用性和较高的准确性.
温度与天气对IGS跟踪站联测的残差影响分析
杨成林, 徐白山, 韩中含
2019, 44(3): 126-130. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.019
摘要:
针对一年中全球卫星导航系统(GNSS)服务(IGS)跟踪站联测残差影响较大等问题,总结平均温度变化、雨雪天气情况与IGS站联测残差的关系,判断影响IGS跟踪站联测残差的因素. 适合我国境内及周边IGS站联测的基准站的稳定性检测,并使用标准化均方根误差平均值(NRMS)进行评价,在避免影响精度因素的情况下进行联测,提高精度. 最后选取2018年CHAN站作为未知站点,对我国东北地区周边4个IGS站(BJFS、DAEJ、SHAO、ULAB)进行联测,利用GAMIT/GLOBK软件进行高精度基线处理,并选择2017年数据进行检核. 实验结果表明平均温度变化与雨雪天气是影响IGS跟踪站联测残差的两项因素,平均温度与NRMS值呈负相关趋势,相关性大于60%. 雨雪天气联测效果较差,较非雨雪天气NRMS值相差0.5 mm左右,其中降雪天气联测精度最低,不建议雨雪天气进行联测任务.
导航工程专业最优估计课程教学改革与思考
吴云, 姜晶, 翟娟
2019, 44(3): 131-134. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.03.020
摘要:
为满足武汉大学测绘学院导航工程专业后续课程和导航技术发展需要,最优估计课程实施了理论与实践融合的教学改革. 本论文首先介绍导航工程专业对最优估计课程的要求,接着分析了本课程的教学理念,然后探讨了课程内容优化、教材改进、教学方法和手段改革等一系列举措,最后对存在的问题进行思考并提出了改进方案.