全球定位系统

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2019年第44卷第4期

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基于频漂校准的氢钟铯钟联合守时研究

刘阳, 彭竞, 龚航, 胡旖旎, 欧钢

2019, 44(4): 1-7. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.001

[摘要](504) [PDF 686KB](147)

摘要:
在没有外部溯源链路,利用氢钟铯钟联合守时的情况下,针对注重短期稳定度的场合,加权平均算法分配铯钟权重较小,不能充分发挥铯钟长期稳定度的问题,论文提出一种两级卡尔曼滤波算法生成本地原子时:第一级卡尔曼滤波利用铯钟长期稳定度好的特性,计算氢钟的频漂并且对氢钟频漂校准,第二级基于频漂校准后的氢钟和铯钟数据采用单状态变量的卡尔曼滤波算法生成本地原子时. 实验结果表明,算法生成的原子时在保持短期稳定度的前提下,长期稳定度得到一定提升:十天稳的提升在10^-15量级,月稳的提升在10^-14量级. 说明论文所提出的算法生成的本地原子时长期稳定度更好.

面阵图像定位精度提升方法研究

冷波, 王峰, 尤红建, 胡玉新

2019, 44(4): 8-15. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.002

[摘要](329) [PDF 874KB](104)

摘要:
为了提升面阵相机成像定位精度,以吉林省松原市北部区域的机载面阵图像为实验对象,对成像过程进行误差分析与标定. 机载面阵相机成像存在由三个姿态角引起的定位误差以及由相机镜头畸变等因素产生的畸变误差. 针对以上问题,首先采用严密几何模型,得到面阵图像初步成像结果;然后,采用后方交会和多项式附加参数模型等方法解决内、外方位元素引起的误差问题,得到较为精确的定位结果;最后进行实验验证,测试结果表明,经过内、外方位元素的误差定标,能够控制在5 m以内的范围,精度提升94.37％,处理效果显著. 通过研究标定面阵成像过程中内、外方位元素产生的误差,提高了面阵相机定位精度,对面阵相机成像的应用和推广具有一定价值和科学参考依据.

基于小波降噪的IMU精对准性能分析

张轩轩, 杨诚

2019, 44(4): 16-24. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.003

[摘要](390) [PDF 789KB](100)

摘要:
精对准性能是保障惯性导航精度必不可少的重要条件,论文总结了国内外精对准的研究现状,发现精对准一般是通过卡尔曼滤波和惯性传感器的小失准角线性误差方程实现;基于此,本文通过卡尔曼滤波及小波分析,对低、中、高三种不同性能的惯性传感器进行精对准性能分析,对比发现,高精度的惯性传感器有着较好的对准精度;而低精度的传感器,由于噪声偏差及非线性原因,对准精度较低,甚至出现滤波发散的情况.

基于无人机实景三维模型的真数字正射影像生成方法

成李博, 段平, 李佳, 姚永祥, 李晨, 王云川

2019, 44(4): 25-32. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.004

[摘要](540) [PDF 1036KB](66)

摘要:
传统数字正射影像图(DOM)采用微分纠正方法消除相机倾斜与地形起伏所带来的投影误差,但会产生双重投影现象. 真数字正射影像(TDOM)可有效解决DOM的双重投影问题. 文中提出一种基于无人机影像的实景三维模型TDOM制作方法，首先通过无人机挂载五镜头相机获取航空摄影测量影像并生成实景三维模型;然后采集实景三维模型建筑物顶部轮廓边界线,并构建其三维体模型;最后基于建筑物顶部轮廓边界线三维体模型进行遮蔽检测和遮蔽补偿生成TDOM. 以云南师范大学呈贡校区无人机影像实验数据验证了本文方法,实验表明本文的方法可作为一种生成高质量的TDOM方法.

结合L0平滑和超像素的高空间遥感影像非监督分类

杨泽楠, 黄亮, 王枭轩, 方留杨, 宋晶

2019, 44(4): 33-39. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.005

[摘要](367) [PDF 920KB](82)

摘要:
针对基于像元的非监督分类方法对高空间遥感影像分类时易形成“椒盐”噪声和产生大量错分、漏分的问题,提出了一种结合L0平滑和超像素的非监督分类方法．首先采用L0算法对高空间遥感影像进行平滑操作,减少大量图像噪声及冗余信息;然后采用简单的线性迭代聚类（SLIC）超像素方法处理平滑后图像,进一步抑制椒盐现象的同时降低处理复杂度,得到初始聚类图;最后采用K-means非监督分类方法得到最终分类结果图．为验证本文提出的方法,选取3景高空间遥感影像作为实验数据．试验结果表明,采用提出的方法能准确对地物分类,且总体精度分别达到了72.46％、77.55％和78.44％,Kappa系数分别达到0.788、0.779和0.779．提出方法能有效解决分类中存在的“椒盐”现象,可提高分类精度,对高空间遥感影像分类具有一定的参考价值．

小波和傅里叶变换在坐标时间序列分析中的应用

蔡富, 孙付平, 戴海亮, 朱新慧, 张龙龙

2019, 44(4): 40-46. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.006

[摘要](542) [PDF 771KB](113)

摘要:
正确提取坐标时间序列中的特征信息是非线性变化分析的前提．根据傅里叶变换和小波变换各自的特点,提出将两种方法结合起来对时间序列在时域和频域上进行分析的算法．首先采用小波函数db4对坐标时间序列分解5层得到高频和低频部分,进而分析各次谐波的时域波形以及可能存在的突变信息和区间,再在快速傅里叶变换的基础上求得各次谐波的准确频率和幅值．研究结果表明,低频分析可以直观地得到“周年项”和“两年周期项”,而高频分析能够较准确提取“半周年项”、“一季项”等短周期．与单独采用傅里叶变换或小波变换相比,基于小波变换与傅里叶变换相结合的方法能够有效地提取坐标时间序列中的特征信息,具有较高的研究价值.

卫星导航干扰抑制与信号增强算法研究

王福军, 丁小燕, 谢维华, 徐汉青

2019, 44(4): 47-52. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.007

[摘要](616) [PDF 699KB](171)

摘要:
针对功率倒置(PI)抗干扰算法只能抑制干扰而不能增强导航信号问题,采用级联空域抗干扰算法．第一级通过并行基于正交子空间投影的PI算法处理消除强干扰,然后第二级利用卫星导航信号循环平稳性对期望信号进行波束形成,增强卫星导航信号,进一步提高信干噪比．最后通过仿真验证该方法的有效性．

一种伪距单点定位的数学模型研究及程序实现

郭平, 周适, 段太生, 李学仕, 王靠省

2019, 44(4): 53-60. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.008

[摘要](773) [PDF 923KB](141)

摘要:
对伪距单点定位的数学模型进行了详细分析,列出详细步骤和误差方程式,包括中间涉及到的坐标转换以及一些重要技术细节,并通过编程实现计算测站点各历元单点定位的空间直角坐标XYZ以及综合各历元数据计算得到的坐标．利用若干工程实测获得的原始数据,并转换为RINEX格式,采用GPS卫星的伪距观测值和导航N文件计算得到测站点坐标,与接收机自带的程序计算的近似坐标进行坐标比较和精度分析,结果显示坐标较差在米级左右,而单点定位的精度为米级．证明该数学模型是可行的,且易于通过编程实现．

基于小波变换的CORS高程坐标时序周期性分析与降噪方法研究

魏冠军, 陈晨, 黄逸宇, 魏浩林

2019, 44(4): 61-67. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.009

[摘要](381) [PDF 731KB](98)

摘要:
以香港连续运行参考站（CORS）网中的6个CORS的高程坐标时间序列数据为研究对象,利用小波多分辨分析从时频的角度来探测坐标时序中存在的周期性变化与非线性运动趋势,并采用小波变换阈值的方法对坐标时序进行降噪处理,根据不同的降噪质量评价指标来对比降噪效果．结果表明:高程坐标时序中存在极为明显的年周期与半年周期变化的特征,通过小波降噪可以有效地减弱或消除原始时序中的噪声信息,获得更接近理论分析的坐标时间序列．

一种新型罗兰导航系统差分技术

丁长春, 陈佳怡, 刘睿

2019, 44(4): 68-76. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.010

[摘要](475) [PDF 1061KB](121)

摘要:
导航系统作为现代社会前进的指南针,其应用已经渗透日常生活、科技文化、国民经济、军事任务等各个领域,是现代社会正常运行必不可少的基础设施．罗兰导航系统作为陆基长波导航系统典型代表,是全球导航体系的重要组成部分,由于其导航精度相对较低,因此其在全球导航体系中的作用日益下降．近些年长波导航系统精度的提升主要依靠架设差分站等方式实现,但是这种方式成本高、修正数据更新率低．针对这一问题,本文提出了一种新型的差分罗兰导航系统,并针对其中的关键技术进行简要的介绍、分析、仿真、测试．

基于小波变换的GNSS ZTD与土壤水含量相关性初探

王轩, 娄泽生

2019, 44(4): 77-81. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.011

[摘要](282) [PDF 541KB](89)

摘要:
利用2018年11月—2019年1月,大陆环境检测网络的NMEL站全球卫星导航系统天顶对流层延迟（GNSS ZTD）数据和中科院遥感与数字地球研究所闪电河流域土壤水分监测试验区的土壤水含量数据,借助小波变换的方法进行了月时间尺度的GNSS ZTD与土壤水含量的相关性分析研究．实验表明:在月时间尺度上,GNSS ZTD与土壤水含量存在相关性,GNSS ZTD经小波分解后的低频趋势项与土壤水含量相关性明显高于GNSS ZTD与土壤水含量的相关性,[JP2]分析认为，降水发生时GNSS ZTD升高因素会造成与土壤水含量相关性异常

低成本μ-blox单频多系统GNSS接收机的定位性能分析

龙驰宇, 温强

2019, 44(4): 82-88. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.012

[摘要](480) [PDF 907KB](159)

摘要:
随着大众市场对高精度定位需求增加,基于低成本小型化设备的全球卫星导航系统(GNSS)高精度定位成为研究热点之一. 本文以低成本多系统GNSS接收机μ-blox M8P型号为例,分析其观测数据质量,研究其伪距单点定位和单频载波相对定位的定位性能和特点,为低成本GNSS接收机高精度定位应用提供参考. 实验结果表明,与测量型接收机相比,μ-blox输出GNSS观测值的载噪比略小,伪距和载波相位的测量噪声较大. 静态模式下,μ-blox的单频载波相对定位(基线长度约为430 m)可以提供厘米级的定位精度;城市环境动态模式下,其单频载波相对定位可提供亚米级至米级的定位精度. 信号受限环境下,GPS／GLONASS双系统能够提供更稳定的定位结果.

基于重庆CORS的水汽电离层实时监测方法研究及平台构建

刘邢巍, 许超钤, 吴寒, 蒲德祥, 高翔

2019, 44(4): 89-95. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.013

[摘要](396) [PDF 717KB](82)

摘要:
研究了基于精密单点定位(PPP)的大气可降水量(PWV)反演方法及基于像素基的三维电离层层析方法,结合重庆CORS及IGS实时服务产品(RTS)构建了区域水汽电离层监测平台,平台可实时提供高时空分辨率的水汽二维、电离层二维及三维产品,并实现了WEB在线发布.平台拓展了重庆CORS服务领域,对于监测短时突发的天气现象、研究电离层精细形态变化具有重要意义.

广义延拓插值法在BDS精密钟差中的应用

化希瑞, 李仲勤, 李振昌, 寇瑞雄

2019, 44(4): 96-101. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.014

[摘要](328) [PDF 637KB](101)

摘要:
在高精度卫星数据处理中,卫星钟差数据的插值是一项重要的工作,其插值精度直接影响到卫星定位的精度,而传统的插值和拟合方法各有一定的局限性．本文尝试将广义延拓插值法应用在北斗卫星导航系统（BDS）卫星钟差数据的处理中,通过把5 min历元间隔的钟差数据插值为30 s,再与30 s的精密钟差数据进行对比,并对其插值精度进行评估．讨论三个参数不同的取值组合与其插值结果精度之间的关系,得到最优参数组合,在该参数组合条件下与传统的Lagrange插值法的插值结果进行对比,得出的结果表明:利用广义延拓插值法对BDS卫星钟差数据进行插值时,其精度能够满足要求且略高于Lagrange插值法．

南水北调工程某标段GPS高程线性拟合改进方法研究

孟俊贞, 马开锋, 黄桂平, 赵继伟, 杨卫森

2019, 44(4): 102-106. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.015

[摘要](363) [PDF 575KB](113)

摘要:
基于GPS大地高不能直接应用于工程而需要转换为正常高的需求,针对南水北调工程某标段GPS控制线形特点,分别采用正交函数、三次样条与Akima曲线拟合及相应改进方法进行了GPS高程拟合实践应用研究,结果表明针对线性拟合区域在选点适宜的情况下,三种改进后的方法均能得到精度提升,其中采用改进后的Akima曲线拟合方法拟合结果的精度提高了近三倍,每千米水准测量全中误差达到了6.07 mm,显示了改进后的Akima曲线拟合方法针对此选点方案的优越性.

PPP技术在无基准或多基准测区应用研究

冯江海, 刘少英, 郝恒强, 王凯

2019, 44(4): 107-112. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.016

[摘要](407) [PDF 661KB](116)

摘要:
在无基准或者多基准测区建立首级控制网时,进行控制点联测将耗费大量的精力,且累积误差较大,采用精密单点定位(PPP)技术可有效解决问题．基于GrafNav软件PPP解算大量的IGS站数据和实测数据,得出PPP解平面误差小于1 cm,高程误差小于10 cm的结论,同时测段超过4 h时PPP解算误差变化较小,且时段越长解算精度稳定性越好．而多基准测区进行基准变换时,历元变换对Y方向的影响较大,基准变换的精度受测站位移变化值的影响较大．

北斗三号系统标准单点定位精度分析

李国梁, 钱雨阳

2019, 44(4): 113-118. doi: DOI:10.13442/j.gnss.1008-9268.2019.04.017

[摘要](535) [PDF 450KB](200)

摘要:
根据我国北斗卫星导航系统（BDS）建设情况以及发展战略,目前我国北斗导航系统已经进入第三阶段的建设．本文以IGS连续跟踪站的数据为基础,首先对北斗三号(BDS-3)星信号数据质量进行分析,然后对BDS-3准单点定位精度进行分析,并与北斗二号(BDS-2)标准单点定位精度进行对比,结果表明,在观测区域内,BDS-3的数据质量较好,单系统定位精度优于BDS-2的定位精度．