基于坐标时间序列的地心运动分析与预测

地心运动会影响地球参考框架原点的准确性,是地球参考框架进行非线性维持必须考虑的因素之一,因此提出对地心运动进行多尺度的建模和预测,以实现毫米级地球参考框架的建立和维持。采用网平移法计算的地心运动、全球地球物理流体中心(global geophysical fluids center,GGFC)和国际GNSS服务(international gnss service,IGS)第三次重处理(IGSR03)提供的3组地心运动数据,首先对其一致性和差异进行了分析,然后分别利用谐波模型和Diff-LSTM模型对地心运动进行了长期和短期的建模与预测,结果显示,GGFC地心运动的预测精度优于1.5 mm,而Diff-LSTM模型的地心运动预测结果在短期内优于谐波模型,当预测步长为17时,GGFC和IGSR03的地心运动预测精度均能达到甚至优于1 mm。表明地心运动的预测精度能够满足基于地球质量中心(center of mass of the total earth system,CM)的瞬时地球参考框架的建立与维持。

基于局部加权回归及经验模态分解的地心运动降噪方法

针对目前地心运动序列包含复杂噪声、真实信号难以有效提取等问题,提出一种结合局部加权回归(locally weighted regression, LOESS)和经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)的降噪方法LOESS-EMD。该方法首先对地心运动序列进行局部加权回归拟合,得到拟合后的时间序列和残差序列;然后对残差序列进行经验模态分解,从中提取出低频信号;最后将拟合的时间序列和残差中的低频信号进行重构,得到降噪后的时间序列。在仿真实验中,相比于LOESS方法,LOESS-EMD方法降噪结果的均方根误差减小31%,信噪比和剩余能量百分比分别提高16%和0.16百分点。利用该方法对国际GNSS服务IGS第三次重处理(3rd reprocessing campaign, Repro3)提供的地心运动序列进行降噪分析,结果表明,LOESS-EMD方法能够有效减少地心运动序列的噪声。

一种基于组合模型的地心运动预测方法

为了提高地心运动时间序列预测的精度,提出一种基于组合模型的地心运动预测方法:结合灰狼优化(GWO)算法获取最优参数的能力与长短时记忆(LSTM)神经网络处理长时间跨度时间序列的优势,给出调和分析和GWO-LSTM神经网络的组合预测模型;采用调和分析方法分离地心运动时间序列中的模型化成分(长期项和周期项)和未模型化成分,并分别利用调和分析模型和GWO-LSTM模型对2种成分进行预测;然后将2个预测结果进行叠加得到最终的地心运动预测结果。实验结果显示,在预测步长为20d时,该组合模型预测结果的平均绝对误差在1mm左右;相比GWO-LSTM模型和调和分析模型,该组合模型的预测精度至少提高了24%和52%;表明提出的方法可以用于地心运动参数预报中。

GNSS垂向坐标时间序列周年项振幅的时变特征及成因分析

GNSS坐标时间序列中季节性信号的振幅表现出明显的时变特性.本文从全球范围内选取了468个GNSS测站的垂向坐标时间序列数据,对周年项振幅的时变特征和原因进行了深入探究.首先坐标时间序列数据在经过带通滤波后,进行分段最小二乘拟合,得到随时间变化的周年项振幅,并在此基础上,分析了振幅变化的量级大小和特点,发现全球测站周年振幅变化的平均幅度在1 mm左右,并且振幅的波动性具有明显的时空分布特征,忽略这种时变特性最大会造成2~3 mm的周年项残留.然后从环境负载和热膨胀效应入手分析了周年项振幅变化的原因及其对周年项振幅变化的贡献,发现环境负载和热膨胀位移与GNSS垂向坐标之间周年振幅变化的平均一致性在60%左右,而且经过两者改正分别有68%和76%的测站周年项振幅波动幅度出现了下降,由此提出环境负载和热膨胀效应是周年项振幅变化的重要原因.同时经过分析发现GNSS数据处理模型和策略也会引起周年项振幅的变化.

BDS-3多频非差非组合精密定轨精度分析

针对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)五频点观测数据和非差非组合精密定轨理论,介绍了非差非组合观测模型和参数估计方法,提出了利用K均值聚类算法(K-means)进行测站选取的策略,分析并讨论了非差非组合方法的优势.通过K-means和人工经验选取两种测站选取方案,分别使用BDS-3五频,B1C+B2a、B1I+B3I三种频率选择方式,利用30个观测站,对BDS-3中轨道地球卫星(MEO)和倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)进行精密定轨处理.结果表明:当接收B1C+B2a频点观测数据测站不足时,非差非组合方法可以通过利用五频观测数据增加观测数据数量、优化测站布局,提高定轨精度,与B1C+B2a频率组合相比,五频定轨结果切向(A)、法向(C)、径向(R)和三维(3D)方向均方根(RMS)月均值分别提升0.003 m、0.004 m、0.003 m和0.007 m;K-means算法选取的测站与人工经验选取相比,分布更加合理,定轨精度更高,三种频率选择方案MEO卫星3D RMS月均值精度分别提升0.009 m、0.017 m和0.009 m.

GNSS坐标时间序列周期项自动提取方法

针对目前对坐标时间序列周期项探测的方式受噪声和旁瓣的影响较大,且不利于大规模数据处理的问题,提出了一种基于显著性水平的周期项自动探测识别方法,并利用仿真数据验证了其性能。然后利用该方法对全球分布的1 082个测站的坐标时间序列进行了周期项提取。研究结果表明,该方法能够在噪声和旁瓣的影响下实现对潜在周期项的自动探测和提取,并且具有良好的性能。在仿真实验中,当信噪比为-10 dB时仍具有70%的准确率。而通过对N、E、U这3个方向的实测数据的周期项进行提取,发现在全球范围内具有共性的周期项除了周年项和半周年项,还有时间跨度为120、88、71、59、50和14 d左右的周期项。这与相关学者的研究结果一致,证明了该方法的实用价值。

彩色半色调墨点边缘羽化的Clapper-Yule扩展模型

研究了墨点边缘发生羽化现象(非二值理想墨点)对印品光谱反射率的影响,为色彩预测模型的理论研究提供一个新的思路。采用二维高斯函数模拟墨点表面的形态,利用多重积分计算出墨点羽化后的体积,根据体积的恒常性即羽化前后墨点体积相等,推导出含边缘坡度因子σ的网点面积率以及含墨层相对厚度因子的油墨透射率,由此建立了一个Clapper-Yule扩展模型。模型的数值模拟结果表明墨点边缘油墨铺展所导致的网点物理扩大,增加了油墨对光的吸收,从而降低了最终的光谱反射率。采用Clapper-Yule分程模型对颜色进行预测时需考虑墨点边缘羽化所带来的物理网点扩大,该模型适用于彩色半色调印品的颜色预测与控制。

考虑光学网点扩大的分程CLAPPER-YULE理论预测模型

定量研究了半色调印刷品的光谱反射率规律。在分程Clapper-Yule光谱反射率模型的基础上,通过引入光学网点扩大参数w修正了纸张和油墨的反射率与网点面积率之间的非线性关系,建立了考虑光学网点扩大的新光谱预测模型。数值计算表明:新模型的预测值修正了原分程模型预测值低于实验值的缺陷。半色调印刷品的墨点和纸基反射率是网点面积率和光学网点扩大参数w的函数,采用分程Clapper-Yule模型预测印刷品色彩必须考虑网点面积率和参数w对反射率的影响。

荧光纸基的双面彩色半色调印刷品Clapper-Yule正面反射率模型

目的研究荧光纸基对双面彩色半色调印刷品反射率的影响。方法假设油墨与纸张的折射率相似,考虑到荧光部分可以吸收光线中不可见的紫外光,经过能量转换散发出可见光从而影响总反射率,将这部分影响等效于正、反面油墨的透射率,以及纸张内部向正、反面反射率的改变;考虑光学网点扩大因子,利用Clapper-Yule分程理论进行分析;通过数值模拟,对新、旧模型进行比较,验证新模型的合理性和准确性。结果建立了荧光纸基的双面彩色半色调印刷品Clapper-Yule正面反射率模型。结论色彩预测Clapper-Yule反射率模型必须考虑荧光纸基的影响。

单色半色调墨点非规整Clapper-Yule分程模型

目的研究非规整的墨点(非二值理想墨点)形态对光谱反射率的影响,为预测模型的理论研究提供一个新的思路。方法通过讨论墨点的非规整形态对网点大小、厚度及油墨透射率的影响,采用二维高斯函数模拟墨点表面的形态,由此建立一个Clapper-Yule扩展模型。结果模型的数值模拟结果表明墨点的非规整性导致了网点的物理扩大,增加了油墨对光的吸收,降低了最终的光谱反射率。结论采用Clapper-Yule分程模型对颜色进行预测时需考虑墨点的非规整所带来的物理网点扩大,该模型适用于单色半色调的颜色预测与控制。

分布式编码体系结构

典型的广播电视中心前端有以下四个不同功能：内容获取、编码、复用和调制。内容获取和调制部分常位于与编码和复用设备不同的位置，并且与编码设备和复用设备通过电信网络连接（编码和复用设备传统上是部署在相同地点）。在DTH应用中，编码效率是非常重要的，每个服务的带宽越低．以相同的代价通过分发管道分发的服务就更多，