基于K-SVD的星载GPS观测数据压缩方法

空间飞行器主要采用双频GPS精密定轨技术提高轨道预报精度,但需对双频GPS导航系统的观测数据进行预存储,为星载固存的存储资源增加负担;为此,文章提出了针对星载GPS观测数据的压缩方法,该方法引入稀疏表示理论,采用K奇异值分解(K-SVD,k-singular value decomposition)字典学习方法构建出压缩字典,GPS导航系统将采集的观测数据时间序列稀疏分解到K-SVD压缩字典中,达到数据压缩目的;通过地面仿真验证,该方法不仅具有高压缩比、低失真率等特点,还能够降低GPS观测数据的噪声水平,从而提升了0.2~0.36 mm的精密定轨精度,并且该方法适合不同轨道高度的低轨飞行器应用。

一种基于双位置观测器的永磁同步电机低速无位置传感器控制方法

为了实现永磁同步电机低速段无位置传感器控制系统对转子位置的快速跟踪和对转速信号的低噪声估计,该文提出了一种基于锁相环与滑模观测器的双位置观测器控制方法。该方法利用两组坐标变换实现了高频信号注入过程与磁场定向控制的解耦,通过改变滑模观测器增益与转速环闭环带宽的方式实现稳态时低噪声、暂态时低延迟的信号估计。控制器参数基于闭环带宽进行设计,避免了低通滤波器的使用,从而简化了控制系统。针对带宽切换过程,该文提出了一种切换策略,利用转速环与滑模观测器中的积分环节,实现了平滑的带宽切换。最后通过实验验证了所提方法的有效性。

基于GPM卫星探测的夏季高原涡降水结构特征

利用GPM卫星的双频反演产品DPR_MS和ERA5再分析数据,对2016~2020年夏季青藏高原上空能被GPM卫星探测到的32例高原涡降水特征进行研究。结果表明:(1)高原涡在高原上降水强度偏小,绝大部分低于2 mm/h,雨顶高度主要在6~9 km。降水类型以深厚弱对流为主(占59.64%),其次是浅薄降水(占40.35%),深厚强对流极少。(2)高原西部降水涡绝大多数为深厚弱对流、平均雨顶高度明显高于东部涡,但东、西部涡的平均降水强度没有明显差异。浅薄降水频次呈“东高西低、北高南低”的空间分布特征,深厚弱对流降水则相反。(3)深厚弱对流降水受高原涡强上升运动影响显著,在6.5~7.5 km高度有大量有效半径为1.1 mm的雨滴粒子堆积,近地面较强降水(7 mm/h)的雨滴破碎过程明显。浅薄降水的反射率因子在各个高度持续增大,其地面降水主要由雨滴粒子碰并形成,地表雨强受雨滴浓度影响明显。

基于GPS双频原始观测值的精密单点定位算法及应用

提出一种基于GPS双频原始观测值的PPP算法。与基于消电离层组合观测值的传统PPP算法不同,鉴于电离层的弥散特性,本文算法参数化L1频率上的站星视线方向电离层延迟,可有效避免传统PPP方法中观测值组合过程所引起的观测噪声以及多路径效应被放大的不利影响。同时在利用扩展卡尔曼滤波模型进行未知参数的递归估计过程中,通过对大气延迟参数引入符合实际的约束,可以加快滤波收敛,提高参数估值的可靠性,视线方向电离层延迟可与其余未知参数同时估计得到,进而便于利用PPP技术进行单站电离层的提取和精密建模,此外,对于可能的模型误差(如码观测值粗差、相位观测值周跳等),基于DIA的质量控制策略以消除或削弱其对参数估值的不利影响。利用实测数据对算法在静态、低动态以及高动态定位应用方面的精度进行检验,结果表明,静、动态定位结果的外符合精度可分别达到1～2cm和7～8cm。通过比较两种PPP算法在低动态试验中的定位结果,表明本文算法能显著地减少滤波收敛时间,提高滤波收敛解的稳定性,进而验证了算法的可行性和有效性。

基于状态观测器的中频逆变器双环控制方案

针对时间延迟对中频逆变器性能的影响,提出了一种基于状态观测器的双环控制方案,并在双环之外加入重复控制器。PI双环使系统具有快速的动态响应能力,重复控制环则提高了系统的稳态波形。最后,在一台采用DSP控制的中频逆变电源样机上得到的实验结果表明,该方案可以达到满意的稳态和动态效果。

GPS载波相位平滑伪距精度分析与应用探讨

分析了载波相位平滑伪距在动态短基线解算、精密单点定位、动态长基线解算的精度,提出了载波相位平滑伪距在多种高精度定位中的应用。

GPS组合观测值理论及应用

本文首先论述了ＧＰＳ组合观测值的一般定义，并对误差影响进行分析；然后讨论了几种特殊的组合观测值及特性，最后探讨了这些组合观测值的可能应用，给出了对实测数据的处理结果及分析，并得出几点结论。

不同实验条件下GPS伪距定位精度分析

研究概括了在不同的实验条件下利用GPS伪距获得较高精度定位结果的方法。实验结果的精度表明,这些方法的定位结果都能比常规的GPS伪距定位法的结果精度高,而且定位效果稳定。同时该方法也可为后续高精度定位及定轨等研究工作打好基础。

利用GPS观测数据和IRI模型对比分析太阳活动低年广州地区电离层TEC变化

电离层TEC是描述电离层特性的一个重要参量,利用GPS观测数据(包括广州站接收的GPS-TEC数据和国际GNSS提供的IGS-TEC数据)与IRI-2007模型计算的TEC预测值对太阳活动低年2008年的广州地区TEC周日和季节变化以及年变化特征等进行了多方面的对比分析。结果表明:TEC观测值白天较高且变化迅速,夜间较低且变化缓慢,同时表现出明显的季节依赖性和半年变化特性,全年在春秋分季节出现两次峰值,IRI-TEC预测值能较好地反映GPS观测值,但局部上也存在着一些偏差,并对其中的物理机制和产生差异的原因给出了合理的分析和解释。

利用GPS双频观测值实现PPP电离层延迟高阶项改正

给出了利用双频观测值计算L3组合电离层延迟高阶项改正的方法,并与全球电离层延迟文件的改正效果进行对比。利用赤道附近的15个国际全球卫星导航定位系统服务组织(IGS)站的数据进行比较,结果表明:2种方法计算的电离层二阶项延迟互差最大不超过1 cm,三阶项延迟互差最大不超过5 mm;电离层高阶项改正后的观测值精密单点定位(PPP)解算结果 N、E、U方向互差平均值分别为0.4、0.5、1.0 mm,因此2种改正方法效果在同一水平。

射电爆发偏振、双点频高时间分辨观测系统接口

本文叙述了在IBM微型计算机上采用8255,A/D,D/A接口,以完成数据采集和时钟接口任务,并对此做了详尽的讨论。

基于L5的GPS电离层折射误差改正

在分析电离层折射误差模型以及双频改正模型的基础上,在原有的双频数据处理方法之下,利用GPS现代化中新增的L5频率与原有的L1、L2频率进行新的双频组合,再利用双频组合解算来得出电离层折射误差,以取得双频最优改正值,进而即可对GPS的电离层折射误差进行有效的改正。同时,简单介绍利用三频观测值改正电离层折射误差二阶项的方法。这些方法的使用均可提高GPS电离层折射误差的改正精度,从而提高GPS的定位精度,扩大其应用的深度与广度。

双三相异步电动机直接转矩控制定子磁链观测的研究

介绍了一种新型双三相异步电机直接转矩控制(DTC)的策略,构建了由2套互差30°(电角度)、中点隔离的对称三相绕组所组成的双三相异步电机模型。运用PI调节器对定子磁场实施同步控制。通过自适应定子磁链观测(ASFO)来提高磁通的估计值,并根据磁链与转子位置关系估计出转子的位置。该方法具有良好的暂态与稳态性能,有效地降低了转矩和磁链的脉动。以10 kW双三相异步电动机建模,通过上述方法得出结果进行分析并验证该控制策略是正确有效的。

北斗/GPS兼容接收机双频RAIM算法研究

接收机自主完好性监测(receiver autonomous integrity monitoring,RAIM)算法因具备独立自主、快速告警等优点被广泛应用于航空领域。由于传统RAIM算法仅在故障星出现粗大伪距偏差时才具备较高的检测与识别率,因此难以满足高精密航空飞行安全需求。为了提升完好性水平,从改善卫星空间构型与提升测距精度出发,提出一种组合星座双频RAIM算法。该算法建立了北斗/GPS双频伪距观测模型,在考虑同颗卫星双频信号伪距观测噪声相关性与伪距偏差在不同频点间扩散现象的条件下,继承奇偶矢量方法实现了故障检测与识别,提高了算法对于小伪距偏差的敏感度,图形与数据化仿真结果证明了该算法的有效性与可行性。

双通道高压直流附加频率极点配置控制器设计

为提高HVDC孤岛运行方式下的输电能力,同时抑制次同步振荡与低频振荡,提出了一种双通道附加频率极点配置控制策略。利用改进最小二乘旋转不变辨识算法,辨识出孤岛运行方式下系统低频与次同步振荡的开环传递函数。再利用系统的根轨迹图,通过调整系统的增益,可以初步得到一些使系统稳定的闭环极点,逐渐调整闭环极点的实部,得到期望的极点,以及观测器极点,然后利用带观测器的极点配置法,得到使系统稳定的控制器传递函数。为比较极点配置控制器的效果,设计了PID控制器与其进行对比。经过电磁暂态仿真软件Pscad仿真表明:该设计的极点配置控制器同时抑制孤岛运行方式下系统的低频与次同步振荡效果良好,改变运行方式,适应性较好,鲁棒性较PID控制器好;传统的PID控制器对系统的运行方式要求比较高,改变运行方式,效果变差,鲁棒性不好。因此,设计的极点配置控制器可以实现同时抑制HVDC孤岛运行方式下发生的低频与次同步振荡,有较好的鲁棒性,有一定的工程参考意义。

GPM卫星双频测雨雷达探测降水结构的个例特征分析

全球测雨卫星(GPM)携带首部Ka和Ku波段测雨雷达于2014年2月发射升空,继热带测雨卫星(TRMM)的单频测雨雷达探测后,实现双频测雨雷达(DPR)探测。本文基于DPR不同波段及不同方式探测反演给出的四种降水产品[Ka波段高精度探测(Ka HS)、Ku波段探测(Ku PR)、Ka匹配方式探测(Ka MS)和Ka及Ku双频联合探测反演产品(DPR_MS)],对2014年的四个降水个例的降水结构特征进行了分析,并就DPR探测波段、扫描方式及反演算法所引起的降水产品中降水结构特征差异进行了比较与讨论。结果表明,所选四个个例分别位于中国东部、西北太平洋区域、风暴轴区域以及美国本土,四者发生背景及降水特征差异显著,但表现出了较为一致的产品差异特征。Ka HS的回波顶高度最高,比Ku PR高约0.1 km,其对弱降水(小于0.5 mm h^(-1))的观测性能好,但对10 mm h^(-1)以上的强降水存在严重低估。Ku PR继承了TRMM测雨雷达(PR)对强降水的观测性能,但受频率限制对0.5 mm h^(-1)以下的弱降水观测能力有限。Ka MS的整体降水强度分布与Ka HS类似,但受高回波阈值限制,Ka MS漏掉了大量弱降水样本,对强弱降水的观测性能均有限,且其平均回波顶高度比Ku PR可低约1 km,常将融化层误判为回波顶高度,故不适宜单独使用。DPR_MS的降水反演算法具有独立性,对强降水和弱降水的反演能力都较强,而其回波顶高度主要继承于Ku PR的回波顶高度。此外,DPR_MS双频反演的粒子谱最为合理,揭示了西北太平洋区域台风个例两侧眼壁粒子谱的不均匀性。

浮泥现场观测技术综述

淤泥质海岸地区的港池及浚深的航道内容易产生浮泥层,造成通航水深的减小,影响适航水深的判断,严重时会导致船舶搁浅。浮泥问题的提出正是源于现场观测的结果,测量技术手段的不断进步为准确获得浮泥层的厚度、流变特性、密度等关键参数,深入研究浮泥的组成来源、运动特性及形成机理提供了重要支持。对浮泥现场观测技术进行了分类及介绍,并简要分析了各观测方法的优缺点,认为以SILAS系统为代表的耦合观测系统代表了今后浮泥现场观测的发展趋势,该方法所得数据直观、可靠且连续,可为研究浮泥分布、确定适航水深等问题提供较为准确的依据。

Android智能手机双频GNSS伪距差分动态定位性能分析

随着智能手机全球导航卫星系统(GNSS)天线和芯片从单频单模向多频多模快速发展,基于其所衍生出来的位置服务(LBS)应用极大地便利了大众用户的日常生活。然而受限于低成本、低功耗的信号接收与处理单元,手机在无增强信息的情况下仅依赖伪距单点定位难以为用户提供稳定、高精度的导航服务。因此,基于小米8手机(Mi8)的GNSS双频原始数据,采用非组合的双频伪距观测值、载波历元差分观测值和多普勒观测值构建了滤波定位模型,并引入伪距差分数据,以提升手机定位的连续性和精度。在较复杂环境下开展了行人和车载实验,实测结果表明双频定位精度与单频相比提升了15%~30%,伪距差分定位精度和单点定位相比提升了5%~20%,行人和车载双频伪距差分定位的平面位置误差分别为0.65m和1.03m,基本满足手机用户在城市复杂环境下的高精度定位服务需求。

低成本BDS双频单点定位方差分量估计方法

为了进一步提高北斗卫星导航系统(BDS)的定位精度,提出一种低成本BDS双频单点定位的方法:对于双频定位采用非组合的方式,利用赫尔默特(Helmert)方差分量估计通过多余观测值优化定位结果,确定不同观测值之间的合理权比;然后采用低成本接收机Ublox数据进行单点定位实验,并比较分析不同模型的定位精度。结果表明,在多余观测值较少的情况下,相比于仅采用卫星高度角定权的双频非组合定位,以Helmert方差分量确定随机模型双频非组合的定位结果在东、北、天顶3个方向的内符合精度分别提高11%、26%和29%,在外符合精度上分别提高44%、81%和33%。

单双频智能手机GNSS定位精度分析

为分析单、双频手机在单点定位和动态导航中的差异,本文对单、双频手机观测卫星数、信噪比、静态/动态定位中原始观测值/卡尔曼滤波值进行了对比和分析。试验结果表明,在静态无遮挡的试验条件下,小米MI8双频手机原始观测值较OPPO Reno单频手机定位误差均值减小了1.70 m且能观测到更多的卫星数,进行卡尔曼滤波处理后,单频手机较双频手机而言精度提升更多,两者最终精度相当。而在动态有遮挡的试验条件下,双频较单频定位误差均值减小了5.24 m,进行卡尔曼滤波处理后,两者精度均有明显改善,双频相对单频误差均值减小了0.87 m。