多频GNSS单历元模糊度解算方法

全球导航卫星系统(GNSS)是城市环境下智能交通、自动驾驶等领域快速获取精确位置信息的主要手段,而GNSS相对定位作为城市环境下实现实时(单历元)精密定位的主要方式之一,其关键在于整周模糊度的快速可靠固定。目前,各GNSS系统均可实现多频信号的播发,对于三频GNSS模糊度解算方法已有广泛的研究与应用,但随着BDS-3公开提供5个频点的观测数据,研究如何解决多频(四频、五频)GNSS模糊度的快速解算。

顾及随机特征的GNSS连续站坐标时间序列建模方法

GNSS观测技术为研究板块运动、地震同震和震后形变以及无震慢滑移等地壳物理现象提供了重要的观测数据,其中的关键步骤是在充分考虑时间序列随机特征的基础上,精准提取时间序列的构造运动信息和非构造运动信息.本文提出一种基于贝叶斯框架的GNSS连续站坐标时间序列建模方法,顾及随机特征精准提取出模型参数的最优解及其误差.首先,引入基于贝叶斯框架的参数解算方法,获得模型参数的最优解及误差;其次,系统分析观测数据噪声随机特征和模型参数随机特征对模型解算结果的影响;最后,将该方法应用于青藏高原东北隅GNSS观测数据构造运动与非构造变形的有效提取.相比基于最小二乘拟合的GNSS连续站坐标时间序列建模传统方法,本文引入基于贝叶斯框架的参数最优解解算的GWMCMC算法,顾及随机特征精准高效提取出GNSS坐标时间序列中测站的构造运动趋势与非构造运动信息,能够更加准确获取参数的最优解及误差.同时相较传统的MCMC算法,GWMCMC算法通过并行计算改进算法的性能并提高了计算效率.本文的研究成果为后续利用构造变形开展地壳形变运动学特征和动力学机制提供数据支撑.

北斗/GPS融合静态相对定位用于高精度地面沉降监测的试验与结果分析

我国的北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,缩写为BDS)已于2012年12月27日正式对亚太大部分地区提供连续无源定位、导航和授时服务。为了探讨BDS/GPS融合观测数据用于高精度地面沉降监测的效果和精度情况,利用5台兼容BDS和GPS系统信号的GNSS接收机,对西安市地面沉降GPS监测网中的9个监测点进行了复测。通过对连续观测10h以上4个时段观测数据的处理和分析,结果表明,相对于单独采用GPS观测数据进行基线解算而言,融合了BDS和GPS观测数据基线结果的内符合精度大大提高,水平方向的平均中误差从±5mm改善至±3mm,垂直方向的平均中误差从±17mm改善至±12mm;同时,监测结果的外符合精度也大大增强,X、Y、Z方向的平均中误差分别从±6mm、±15mm、±10mm改善至±1.5mm、±8mm、±5mm。这说明融合了BDS观测数据的BDS/GPS静态相对定位可以明显提高高精度地面沉降监测结果的内外符合精度。

基于TBC软件的GPS基线解算结果及分析

TBC(Trimble Business Center)3.10是天宝公司新一代的数据处理软件,可分别加载精密星历和广播星历进行基线解算。为探讨其加载广播星历和精密星历解算基线所得结果的精度,选用40个站的美国PBO(Plate Boundary Observation)全天候GPS监测数据解算基线,并用GAMIT/GLOBK解算结果作为参考值从基线精度、基线长度差异及基线各分量差异三方面进行比较分析。结果表明,在50km范围内,TBC加载广播星历和精密星历可以得到基本一致的基线结果;在500km范围内,TBC加载精密星历可以得到同GAMIT软件相当的结果,且96%以上的基线结果在X、Y、Z方向的差异及基线长度差异均小于10mm;2000km范围内,TBC加载精密星历与GAMIT所得结果中超过81%的基线其基线各分量差异及基线长度差异优于20mm。

BDS三频信号最优组合的模糊聚类分析法

针对如何优选出三频BDS最优载波相位线性组合观测量的问题,基于三频GNSS载波相位组合观测量理论,本文提出最优组合观测量选取的模糊聚类分析法。首先构建满足超宽巷组合和窄巷组合条件,且具有不同巷数、电离层数及噪声放大因子的三频BDS组合观测量,并假定各参数均为最优值的理论最优组合观测量;然后对满足条件的超宽巷组合和窄巷组合用模糊聚类分析法进行聚类排序;最后根据各组合观测量与假定的最优组合观测量聚为一类的先后顺序,确定三频BDS最优组合观测量的选取顺序。结果表明:模糊聚类分析法通过组合观测量的聚类排序,实现了最优组合观测量的筛选。无几何TCAR算法也验证了模糊聚类分析结果的正确性。

基于模糊聚类分析法的BDS长基线模糊度解算

为探求BDS长基线模糊度解算的最优组合观测量,基于模糊聚类分析法分别选取2个BDS最优超宽巷组合和1个最优窄巷组合共同构建TCAR模型,分别采用GF_TCAR、GB_TCAR和GIF_TCAR模型对实测BDS长基线进行模糊度解算。实验表明,3种模型解算超宽巷组合模糊度的结果基本一致;GF_TCAR模型解算模糊聚类分析法所得最优窄巷组合(3,0,-2)的相邻历元组合模糊度差值优于常用的(4,2,-5)组合;GB_TCAR模型解算IGSO卫星时,窄巷组合(3,0,-2)的结果优于(4,2,-5)组合,而解算GEO、MEO卫星时2种窄巷组合结果一致;GIF_TCAR模型解算窄巷组合(3,0,-2)的结果略逊于(4,2,-5)组合。

BDS-3多频信号最优线性组合及特性分析

围绕BDS-3多频模糊度解算中的最优组合观测量选取问题,采用模糊聚类分析法分别实现不同基线长度下三频、四频及五频最优组合观测量的选取及特性分析。结果表明,随着频率数的增加,高质量线性组合数目急剧增多;相比于三频、四频,五频更有利于形成总噪声水平小的组合观测量、长基线模糊度的单历元快速固定及实现实时精密定位。

测绘工程专业教学过程中课程思政元素的应用探索

课程思政是把“立德树人”作为教育根本任务的一种综合教育理念,要求构建全员、全程、全课程育人格局。针对测绘工程专业课程教学中的课程思政内容的缺陷和不足,文章提出测绘工程专业课程思政育人目标,探索将中国测绘史、珠峰高程测量、北斗卫星导航系统、大国工程等课程思政元素融入教育教学和交流实践全过程,以实现全程育人、全方位育人的高校教育目的。

2021年青海玛多M_(W)7.3地震地壳变形及区域孕震环境

北京时间2021年5月22日02时04分,在青海省果洛藏族自治州玛多县发生M_(W)7.3地震.本文利用震中及邻区2009—2021年GNSS观测资料,研究了此次地震的区域孕震环境、同震和震后初期的变形特征.首先,给出了较高空间分辨率的GNSS速度场,表明震中及其邻区的构造活动以左旋剪切为主,巴颜喀拉块体南北两侧的相对运动是块体边界断裂和块体内部级次断层的综合响应,其中边界断裂的相对运动占到了整个块体相对运动的57%,块体内部相对运动占到43%.其次,利用顾及抗差性的多尺度球面小波方法解算了GNSS应变率场,结果表明主要的应变积累区域沿着巴颜喀拉块体的主边界断裂分布,震中位于应变高值区向低值区的过渡带.最后,利用GNSS连续观测站资料给出了此次地震的同震和QHMD连续观测站的震后初期位移,采用两种策略解算了同震位移,对比研究表明,利用震后4 h时长数据的策略获得了更为准确的同震位移,而单日解的结果中更多地包含了快速变化的震后变形.青海玛多(QHMD)测站观测到了25 cm的同震位移和明显的震后位移,利用表征震后余滑的对数衰减模型能够准确拟合震后变形观测值,发现震后初期5天内的变形量占到了初期20天内的72%.

一种BDS超短基线解算实验分析

针对BDS三频精密定位问题,该文将LAMBDA算法应用于BDS三频数据模糊度解算中,基于LAMBDA算法对BDS实测超短基线数据进行处理,分别从BDS 3个频点单历元模糊度固定成功率和基线E、N、U方向增量结果分析了LAMBDA算法的有效性。结果表明,LAMBDA算法能实现BDS各频点单历元模糊度固定及基线解算,其中,B1频点单历元模糊度固定成功率相对于B2、B3频点略差,但仍有超过93.7%的历元其单历元模糊度固定成功率高于95%,且整个时段单历元模糊度固定成功率均值优于98.7%;B2、B3频点基线E、N、U方向增量结果基本一致,但与B1频点结果有一定的差异,可能是由于B1频点的频率和波长与B2、B3差异较大引起的。

一种改进的BDS三频单历元TCAR算法

针对原有TCAR算法中宽巷(WL)组合模糊度估计成功率不高的问题,该文通过分析BDS三频最优组合观测值性能,采用易于固定模糊度的超宽巷(EWL)组合代替原有TCAR法的宽巷组合,形成EWL+EWL+NL组合解算模式。在此基础上,对GB_TCAR法和改进的综合TCAR法的模糊度浮点解精度进行分析,并对实测BDS零基线、短基线和长基线数据进行模糊度解算。结果表明,GB_TCAR法和改进的综合TCAR法均可实现所有基线EWL组合模糊度的单历元可靠固定,且改进的综合TCAR法对模糊度解算有一定的改善作用,其中,对零基线、短基线NL组合模糊度的改善效果较明显,但随着基线长度增长,仍无法可靠地固定长基线NL组合模糊度。

北斗三频消电离层组合周跳探测方法研究

为了实现在电离层活跃期对北斗三频观测值的周跳探测,在分析北斗三频观测值特性的基础上,推导并提出一种无几何无电离层组合周跳探测新方法,针对该方法存在不敏感周跳的问题,结合二次历元间差分的无几何相位组合法,对北斗三频观测数据进行周跳探测。并利用电离层高度活跃时期的观测数据对该方法进行验证,实验结果表明,该方法可以在强电离层影响下探测0~4周的小周跳,可考虑将其应用到北斗三频实时导航定位的周跳处理中。