北斗低成本接收机单频PPP海上定位性能分析

为评估北斗低成本接收机在海洋动态环境中的定位性能,首先从原始观测方程出发,推导出融合BDS-2和BDS-3的单频精密单点定位模型;其次采用PPK解动态约束位置参数和双向滤波的方法,估计得到观测值无偏后验残差,并基于后验残差分析了低成本接收机和测量型接收机在海上的观测数据质量,最后基于实时和事后精密产品,分析了低成本接收机SF-PPP的定位性能。实验表明:低成本接收机的观测噪声较大,相位和伪距观测噪声为测量型接收机的11.9倍和5.6倍。低成本接收机实时水平和垂直定位精度优于0.3 m和0.5 m,收敛时间优于40 min。置信度为95%时,后处理水平和垂直定位精度为0.219 m和0.430 m。结果表明:低成本接收机在海洋动态环境下定位精度为亚米级,可满足部分高精度海洋应用定位需求。

基于向上延拓的航空重力向下解析延拓解

位场向下与向上延拓之间存在固有的内在联系,向上延拓解算具有稳定可靠的优良特性,本文据此提出了借助向上延拓信息实现航空重力向下延拓稳定解算的两种方法,分别建立了点对点向下解析延拓模型和最小二乘向下解析延拓模型.其核心思想是,依据泰勒级数展开模型,将位场向下延拓解算过程转换为向上延拓计算和垂向偏导数解算两个步骤,通过第一步的处理有效抑制数据观测噪声对解算结果的干扰,通过第二步的处理成功实现向下延拓反问题的稳定解算,较好地解决了向下延拓解算固有的不适定性问题.分析研究了两种解析延拓模型的计算精度及适用条件,利用超高阶位模型EGM2008建立的模拟标准场数据对两种模型解算结果的合理性和有效性进行了数值验证,证明本文新方法实用易行,具有较高的应用价值.

海域流动点外部扰动引力无奇异计算模型

针对海域重力场变化特征和远程飞行器机动发射保障应用需求,本文分析研究了地球外部空间扰动引力三类传统计算模型的技术特点及其适用性,指出了采用表层法作为海域流动点扰动引力计算模型的合理性及需要解决的关键问题,分析论证了空中扰动引力计算对地面观测数据的分辨率和精度要求,提出通过引入局部积分域恒等式变换、局域泰勒级数展开和非网格点内插方法,消除表层法计算模型积分奇异性固有缺陷的研究思路,进而推出了适合于海域流动点应用的扰动引力无奇异计算模型,较好地满足了全海域和全高度段对局部扰动重力场快速赋值的实际需求.以超高阶全球位模型EGM2008作为标准场,通过数值计算验证了无奇异计算模型的可行性和有效性,在重力场变化比较剧烈的海沟区,该模型的计算精度优于2×10^-5m·s^-2.

利用重复测线校正海空重力仪格值及试验验证

通过分析海空重力测量系统误差的形成机理,我们发现海空重力仪格值标定误差是引起系统性测量偏差的主要因素之一.本文简要介绍了重力仪格值的标定方法,分析论证了格值标定的精度要求,提出了利用东西正反向重复测线检测校正海空重力仪格值的计算模型和补偿方法,分析讨论了该方法的校正精度及其适用条件,利用航空重力实际观测网数据对该方法的合理性和有效性进行了数值验证,证明该方法对消除海空重力测量系统性偏差具有显著作用.

海空重力测量关键技术指标体系论证与评估

技术规程是开展海空重力测量作业的重要依据。针对我国现行海空重力测量规范或标准缺乏现势性的问题,开展了海空重力测量测线布设密度、测量精度、空间分辨率、海空重力仪零点漂移与动态重复性等关键性指标分析和论证,提出了由测点重力中误差、系统差和平均误差3个指标组成的测量精度评估体系,以及由格值标定相对精度、零点月漂移量、月漂移非线性变化中误差和月漂移非线性变化限差4个指标组成的海空重力仪稳定性评估体系,给出了相关技术指标的验证和评估方法,同时对涉及船载重力测量测点归算、航空重力测量厄特沃什改正、测量平台倾斜改正及海空重力测量精度评估等关键性数学模型进行了分析和改进,旨在为下一步启动军民融合海空重力测量作业规程编制工作提供技术支撑。

海洋测绘标准体系建设需求分析与总体方案

分析了海洋测绘标准体系建设现状和新形势对海洋测绘标准体系建设的需求,在分析研究相关领域标准体系的基础上,依据《标准体系表编制原则和要求》,拟制了海洋测绘标准体系框架,并初步拟制了5大类21小类共247项各级别的标准名称、宜定级别等,可为海洋测绘领域的工作提供基础性技术支持,为海洋测绘标准的制修订工作奠定基础。

海空重力测量技术体系构建与研究若干进展(一):需求论证设计与仪器性能评估技术

简要分析介绍了海洋重力场信息的应用价值、海空重力测量技术的科学含义、研究内容、体系架构和研究目标,重点分析评述了作者所在研究团队在海空重力测量技术体系建设领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,主要从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题。其目的之一是向读者成体系地推荐我们多年积累的研究成果,目的之二是想借此机会通过回顾和梳理研究团队的发展轨迹和科学感悟,在新的起点上定位未来的发展方向、发展目标和发展思路。分三个部分进行介绍,本文为第一部分,主要涉及需求论证设计和仪器性能评估两个领域的研究成果。

机载激光测深作业的关键技术问题

简要介绍了机载激光测深的发展历程、国际上代表性产品及其性能指标,归纳了机载激光测深的主要技术特点和适用环境。结合参加的机载激光测深试验,研究解决了飞行作业过程中天线安装位置选择与信号质量测试、标校场选址与标校测线布设施测、气象条件选择、测线设计、孤立岛礁深度基准传递等影响数据质量的关键技术问题,为制定《机载激光测深作业规范》奠定了基础。

海空重力测量技术体系构建与研究若干进展(二):数据归算与误差分析处理技术

分析评述了作者所在研究团队在海空重力测量技术体系建设领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,重点从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题。其目的之一是向读者成体系地推荐我们多年积累的研究成果,目的之二是想借此机会通过回顾和梳理研究团队的发展轨迹和科学感悟,在新的起点上定位未来的发展方向、发展目标和发展思路。分三个部分进行介绍,本文为第二部分,主要涉及海空重力测量数据归算与误差分析处理两个领域的研究成果。

海空重力测量技术体系构建与研究若干进展(三):数值模型构建与数据综合应用技术

分析评述了作者所在研究团队在海空重力测量技术体系建设领域取得的一些有理论意义和实用价值的研究成果,主要从各项关键技术的研究背景、研究思路、难点突破、成果应用前景等几个方面进行了分析和总结,回答了该研究领域涉及理论方法和工程应用的一系列科学问题。其目的之一是向读者成体系地推荐我们多年积累的研究成果,目的之二是想借此机会通过回顾和梳理研究团队的发展轨迹和科学感悟,在新的起点上定位未来的发展方向、发展目标和发展思路。分三个部分进行介绍,本文为第三部分,主要涉及海空重力测量数值模型构建与数据综合应用两个领域的研究成果。

基于层次聚类分析的离散欧拉解质量控制方法

欧拉反褶积法采用滑动欧拉窗口方式求解场源相关信息,该处理方法的解算结果是一群离散欧拉解,如何对这些离散欧拉解进行质量控制已成为应用欧拉反褶积法的瓶颈问题。针对场源构造指数和深度变化规律,给出了发散解滤波模型,根据欧拉解空间位置分布特点,提出了层次聚类分析方案对离散欧拉解进行质量控制。采用磁性球体和长方体模型仿真试验对所提方法应用效果进行了验证,实验结果表明:滤波措施能消除大部分无效离散欧拉解,结合层次聚类分析方案,实现了场源参数准确确定。

奇偶交叉样本检核在测深数据模型构建中的应用

利用最小二乘支持向量机(LSSVM)算法构造稳健的海底趋势面需要对多波束测深数据进行筛选,得到反映测深数据整体变化趋势的训练样本。根据多波束测深数据采集的特点提出单个扇区测深数据奇偶交叉样本检核的方法,并利用选取的训练样本对测深数据模型进行构建,通过测试样本的交叉检核及调整核参数得到精确的模型。为了检验奇偶交叉样本检核法的有效性,选取实测的多波束测深数据进行验证,计算结果表明奇偶交叉样本检核法可以合理的选取测深训练样本,构建的测深数据模型更为有效。

基于Stokes边值理论的大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自经典Stokes边值理论的大地水准面计算模型适用性问题,提出了3种实用化的Stokes积分模型分阶段改化方法,分析讨论了数据截断误差和观测噪声对大地水准面计算结果的影响,设计了改化计算模型的数值检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对3种改化计算模型进行了数值计算实验和精度检核,同时开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Stokes方法计算大地水准面可获得1 cm的内符合度。

侧扫声纳检测沉船目标的轻量化DETR-YOLO法

基于YOLOv5算法的侧扫声纳海底沉船目标检测方法虽然在检测精度和速度上取得了不错的成绩,但是如何在复杂海洋噪声背景下进一步提高小目标检测的准确性、降低重叠目标漏警和虚警率的同时实现模型的轻量化是一个亟需解决的课题。为此,本文创新融合DETR(end-to-end object detection with transformers)与YOLOv5结构,提出了基于DETR-YOLO模型的轻量化侧扫声纳沉船目标检测模型。首先,加入多尺度特征复融合模块,提高小目标检测能力。然后,融入注意力机制SENet(squeeze-and-excitation networks),强化对重要通道特征的敏感性。最后,采用加权融合框(weighted boxes fusion, WBF)策略,提升检测框的定位精度和置信度。实验结果表明,本文模型在测试集AP_0.5和AP_0.5∶0.95值分别达到84.5%和57.7%,较Transformer和YOLOv5a模型大幅度提高,以较小的效率损失和权重增加为代价取得了更高的检测精度,在提升全场景理解能力和小尺度重叠目标处理能力的同时满足轻量化工程部署需求。

船载多传感器一体化测量技术与应用

船载水上水下一体化测量技术是近年来的一项新兴技术,该技术通过对多波束测深仪、激光扫描仪、海洋船只定位导航等设备的集成,进行水上水下一体化测量。针对实际海岛(礁)测绘中,登岛困难、岛上作业条件差及测绘任务重、难度系数大等问题,本文介绍了一种船载多传感器一体化测量技术,并通过对船载水上水下一体化测量系统实施海岛礁、水中构筑物、港区等近岸一体化测量,阐明系统在应用案例中的性能优势,为水上水下一体化测量技术进一步应用开拓思路。

稀疏LS-SVM算法在海底趋势面模型构建中的应用

利用最小二乘向量机(LS-SVM)算法构造海底趋势面的过程中,由于算法解缺乏稀疏性,使得异常测深训练样本对最终构造的函数模型也产生影响。为了解决该问题,在对留一样本交叉检核法研究的基础上提出了LS-SVM稀疏算法,由于留一样本交叉检核法求解的残差序列可以有效地表示函数预测值偏离实际水深的程度,因此利用该原则重新修剪后的样本数据不仅使算法具有稀疏特性,而且构造的函数模型更合理。为了检验算法的有效性,选取实测的多波束测深数据进行验证,计算结果表明留一样本交叉检核法能够合理地筛选出对函数模型构造贡献程度大的测深训练样本,使得构造的函数模型更合理。

海洋测绘学科体系研究(一):总论

海洋测绘学是一门研究海洋地理空间信息获取、处理、表达、管理和应用的综合性学科。介绍了海洋测绘学科发展概貌与内涵特点,梳理分析了当前测绘学科分类现状与存在问题,设计构建了海洋测绘学科体系架构,阐述了海洋测绘学科专业构成、概念定义与研究重点,为海洋测绘学科建设发展研究提供基础知识与理论参考。

基于Bjerhammar边值理论的似大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自现代Bjerhammar边值理论的似大地水准面计算模型适用性问题,重点围绕地面重力异常向下延拓和似大地水准面计算两个解算阶段,分别提出了3种实用化的积分模型改化方法,同时设计了三阶段改化模型实验检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对两个解算阶段不同改化模型的计算效果进行了数值精度检核,并开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Bjerhammar方法计算似大地水准面可获得1~2 cm的内符合度。

基于点质量方法的似大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自位场等效源理论和点质量方法的似大地水准面计算模型适用性问题,重点围绕虚拟点质量反演和似大地水准面计算两个解算阶段,分别提出了3种实用化的积分模型改化方法,同时设计了3个阶段改化模型试验检验方案,使用超高阶位EGM2008作为数值模拟标准场,对两个解算阶段不同改化模型的计算效果进行了数值精度检核,并开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化点质量方法计算似大地水准面可获得1 cm的内符合度。

基于Molodensky边值理论的似大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自现代Molodensky边值理论的似大地水准面计算模型适用性问题,首先分析研究了Molodensky级数解计算模型的技术特点,提出了3种特定计算模型的实用改化方法,同时设计了4种分步改化模型检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对分步改化模型的计算效果进行了数值精度检核,并开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Molodensky方法计算似大地水准面可获得1 cm的内符合度。