GPS欺骗信号对变电站时间同步装置的干扰分析与测试

当前无人机诱骗设备发射的GPS欺骗信号对变电站自动化系统的安全问题尚未明晰。为此提出了一种全球定位系统(global positioning system,GPS)欺骗信号对变电站时间同步装置的干扰评测方法,理论分析了GPS欺骗信号对变电站时间同步装置的影响。测量了无人机诱骗设备在不同发射功率下的欺骗信号功率强度及电场强度空间分布,实验验证了GPS欺骗信号对时间同步装置接收卫星质量与授时精度的影响,分析了无人机诱骗设备的发射功率以及其与时间同步装置GPS/北斗卫星导航系统(Bei-Dou system BDS)接收天线间的距离对授时精度的影响规律。结果表明:时间同步装置天线距离无人机诱骗设备10 m以外,GPS诱骗信号不会使时间同步装置进入守时状态;时间同步装置天线距离无人机诱骗设备60 m以上,GPS诱骗信号对时间同步装置的影响可忽略不计,为变电站安全稳定运行提供了参考依据。

基于UWB约束条件的城市峡谷区GPS定位方法研究

在高楼城市发生火灾、断电等紧急情况下,救援工作需要快速准确地获取临时坐标基准,该坐标可由GPS系统提供。通常GPS实时动态定位需要跟踪4颗以上几何结构良好的卫星才能提供厘米级的定位结果。在城市建筑密集区,高层建筑对卫星信号的遮挡减少了可见卫星的数目,影响了卫星的几何分布,使得GPS定位结果不可用。因此采用1个基准站2个流动站的方式进行定位,基准站位于观测条件良好的已知点上,流动站位于建筑物遮挡处且观测卫星数目不足,为改善观测条件实现快速准确定位,将2个流动站间的UWB测量距离作为约束条件,并应用TIKHONOV正则化原理改善信号不佳导致的法矩阵病态问题。试验结果表明,附加UWB距离约束的多站点GPS快速定位可以显著提高模糊度浮点解的精度,在密集高层建筑中也能取得亚米级的定位精度,满足紧急情况下救援人员的定位需要。

利用GPS垂直位移反演区域陆地水储量变化的TSVD-Tikhonov正则化方法

利用GPS垂直位移反演区域陆地水储量变化(TWSC)属于典型的病态问题,其关键是如何进行稳定求解并提高反演结果的精度和可靠性.本文引入TSVD-Tikhonov组合正则化方法对利用GPS垂直位移反演区域TWSC的病态问题进行求解,并以四川省TWSC反演为例进行分析与验证.首先,通过数值模拟对TSVD、Tikhonov和TSVD-Tikhonov正则化方法采用不同正则化参数选取策略(RMSE最小准则、GCV法和L-curve法)进行反演,结果显示基于TSVD-Tikhonov正则化反演的TWSC比单独使用TSVD或Tikhonov正则化反演结果的精度和可靠性更高,这三种正则化方法反演2005年1月至12月的TWSC差值的平均STD分别为14.97 mm、7.03 mm和5.04 mm.其次,利用中国地壳运动观测网络(CMONOC)的72个GPS测站的垂直位移数据,基于TSVD-Tikhonov正则化反演了四川省2010年12月至2021年2月的TWSC时间序列,结果表明GPS反演的TWSC与GRACE/GFO Mascon模型(JPL、CSR和GSFC)的空间分布特征及季节性变化符合较好,但其TWSC信号的振幅比GRACE/GFO Mascon模型更强.最后,采用广义三角帽方法(GTCH)融合不同类型的降水、蒸散发和径流数据,并根据水量平衡方程计算的dTWSC/dt序列(PER-dS/dt)对GPS反演的dTWSC/dt序列(GPS-dS/dt)和GRACE/GFO Mascon模型融合的dTWSC/dt序列(GRACE/GFO-dS/dt)进行验证,结果表明这三类dTWSC/dt序列的季节性变化符合较好,平滑后GPS-dS/dt和GRACE/GFO-dS/dt序列与PER-dS/dt序列的相关系数分别为0.78和0.87,但GPS相比GRACE/GFO对降水变化的响应更为敏感.本文研究证明了TSVD-Tikhonov组合正则化方法能够提高GPS垂直位移反演区域TWSC的精度和可靠性,同时也表明GPS观测数据对局部水质量负荷变化更为敏感,可作为GRACE/GFO反演区域TWSC的有益补充.

基于星载GPS数据的HY-2B卫星简化动力学精密定轨

为研究满足HY-2B星载GPS定轨要求的EGM2008重力场模型合理阶次和HY-2B卫星简化动力学定轨精度,采用HY-2B卫星14天星载GPS观测数据及不同阶次EGM2008重力场,进行简化动力学轨道确定。结果表明:采用120阶及以上阶次的EGM2008重力场模型,能够获得厘米级高精度定轨结果。同时,检核结果显示:采用简化动力学法定轨时,载波相位残差结果稳定在6.2~6.8mm之间,重叠轨道对比结果在轨道径向、切向、法向上均优于0.6cm,SLR检核整体轨道精度优于4cm。定轨结果满足测高卫星需求,可为后续我国海洋系列卫星精密轨道确定等相关科学研究提供借鉴。

GPS轮廓法粗糙度数据处理研究与实现

根据GPS规范,对轮廓法粗糙度数据处理提出了切实可行的方案并通过编程实现算法:利用最小二乘拟合法消除测量数据中的标称形状;将高斯滤波器输出函数离散化,实现数字滤波器,并利用该滤波器滤除噪声,将原始轮廓、粗糙度轮廓和波纹度轮廓进行分离。

基于GPS-PTK技术的变电站故障高精度定位方法

为了提高变电站故障高精度定位能力,提出基于GPS-PTK技术的变电站故障高精度定位方法。构建变电站故障高精度特征分布式融合模型,结合对变电站故障稳态信息采集样结果,提取变电站故障特征分布的谱信息分量,考虑涌流的衰减过程,实现变电站故障的属性类别辨识;通过对变电站故障分布的涌流波形状态分布,采用GPS-PTK技术进行变电站故障特征聚类,根据特征聚类结果,实现对变电站故障高精度定位。仿真结果表明,采用该方法进行变电站故障定位的效率较高,检测定位性能误差率较低,提高了变电站故障的准确识别和诊断能力。

中国大陆连续GPS时间序列垂向周期信号空间分布

利用中国大陆构造环境监测网络连续GPS基准站数据,揭示垂向周期振幅及相位的空间分布特征。结果表明,各站垂向周期信号表现出明显的季节变化,半年周期信号的平均振幅只有年周期信号的1/4,二者呈现出不同的空间分布。年周期信号的振幅在空间上自西向东逐渐递减,东南沿海地区振幅较小,川滇地区年周期振幅较大;半年周期振幅自西南向东北逐渐减小,华北地区和川滇地区的半年周期现象较为明显。年周期与半年周期信号的相位有较大差异,年周期信号的峰值出现在2月到8月之间,半年周期信号峰值大多出现在1月和5月,并且有明显的分区特征。年周期信号峰值出现的时间会随纬度的增大逐渐变晚,同纬度下沿海地区的年周期信号峰值出现月份晚于内陆;半年周期信号峰值在西南、东北、华北地区多出现在5月,在华南、华中、西北北部地区多出现在1月。

探讨GPS-RTK技术在矿山测绘中的运用

本文深入探讨了矿山测绘领域的关键问题。在高精度地形测绘方面,全球定位系统(GPS)及其实时运动定位系统(RTK)技术被广泛应用。GPS-RTK技术不仅在地形建模和体积计算中提供了精准的测绘数据,还在矿山规划、设计、设备定位和安全监测等方面发挥了关键作用。其实时性和高精度为矿山开采提供了可靠的数据支持,推动了矿山领域的可持续发展。

面向地表三维形变解算的SOR迭代拟合推估GPS-InSAR联合模型应用研究

针对基于最小二乘法在GPS-InSAR联合拟合推估模型中,对小控制范围内地表三维形变联合解算中系数矩阵奇异且扰动大、结果精度低等问题,本文提出一种优化的拟合推估联合解算模型,使用逐次超松弛迭代法(SOR)控制解算模型系数矩阵的扰动,进而提高拟合推估模型联合解算的精度,且使用西宁市南山的GPS和InSAR数据进行直接法、最小二乘法和SOR优化的测试实验。实验结果表明,经SOR优化的拟合推估模型GPS-InSAR联合解算精度明显优于直接法、最小二乘法的解算精度,其中,SOR优化拟合推估模型解算平均误差和均方根误差优于最小二乘法拟合推估模型解算,精度约为64.35%、70.45%,因此更有利于后期地表三维形变的监测。

THE ESTIMATION OF VARIANCE AND COVARIANCE COMPONENTS FOR GPS BASELINE NETWORK BY MINQUE METHOD

This paper studies the estimation of variance and covariance compo-nents for GPS baseline network by MINQUE method.The fundamental rule forselecting variance-covariance model has been presented,and the alternative algo-rithm which simultaneouly estimates fixed variance components and scalled vari-ance components of the distance,azimuth and geodetic height difference for a GPSbaseline vector has been developed.

基于BFGS法融合InSAR和GPS技术监测地表三维形变

虽然InSAR技术具有高精度、大范围和高空间分辨率等优点,但只能监测雷达视线方向上的一维地表形变;而GPS技术虽可以监测地表的三维形变,但其空间分辨率很低.本文针对融合InSAR和GPS技术监测地表高空间分辨率三维形变展开研究.首先证明了简单的局部最优化迭代算法就能求得综合InSAR和GPS监测地表形变速率的能量函数模型的全局最优估值.随后提出了利用BFGS局部最优算法反演最优的地表三维形变速率.该方法既能避免全局最优化算法计算复杂且难以收敛的问题,又能克服传统的解析法中数值计算不稳定的缺点.最后,通过模拟实验和美国南加州真实数据实验表明,该方法能够得到高精度的地表三维形变速率场.而且当观测或插值误差导致解析法误差较大时,BFGS方法仍能得到高精度、稳定的全局最优解.

电离层GPS掩星观测反演技术

在电离层局部地区球对称假设下 ,推导了利用双频和单频无线电掩星观测数据 ,反演电离层电子密度剖面的两种方法 .双频反演的误差来自于载波相位的观测误差 ,单频反演误差则主要由伪距的观测精度决定 .由于载波相位测量精度比伪距测量精度高两个量级 ,因此双频反演的精度一般比单频反演的高些 .不过 ,两载波信号L1和L2之间的传播路径差异会给双频方法带来误差 .利用三维射线追踪的程序模拟的无线电掩星数据来评估这些方法 ,结果表明 ,反演出的电离层剖面与给定的模式电离层非常吻合 ,验证了两种方法的可靠性和准确性 .将这两种反演方法应用于处理实测的GPS MET掩星观测数据 ,均能获取合理的电离层剖面信息 .且单频方法得到的反演剖面与双频方法相当一致 。

GPS非差数据周跳探测方法研究

分析讨论电离层扰动时期TurboEdit和TECR两种方法探测周跳的效果。通过选择不同采样间隔、电离层活动水平的观测数据,进行周跳探测实验。结果表明,对于GPS非差数据,TurboEdit组合无法探测6周以内的宽巷周跳;而TECR可以探测所有的周跳组合,但要求数据的采样间隔≤1 s。

大气GPS掩星观测反演方法

大气GPS掩星观测可获得全球的大气气象参量剖面信息.本文阐述了地球大气GPS掩星观测反演原理,详细介绍了其几何光学近似反演方法和全谱反演方法,提出了将几何光学反演方法和全谱反演方法结合以形成可以处理多路径掩星数据的反演新方案.该方案和几何光学反演方法应用于GPSMET和CHAMP大气掩星数据反演,成功地获得了大气参量剖面.结果表明,新反演方案是可行的、有效的GPS大气掩星反演方案.

用GPS资料研究华北地区形变场和构造应力场

利用华北地区地质构造、第四纪以来的活动断层、地形、地壳厚度、地壳及上地幔地震波速度结构等资料,构建了三维有限元框架模型,利用最新GPS观测结果作为边界约束条件,模拟计算了华北地区的形变场及构造应力场。结果表明,模型预测地表速度场和GPS观测结果比较一致。模拟结果中,大型NNE向断层如汾渭地堑断裂系呈右旋运动,NWW向断层如张家口渤海断裂带呈左旋运动,与野外地质考察结果一致。在地表以下10～20km处,模型预测应力场的主压应力方向为NNE、EW向,主张应力大约为主压应力2～8倍。模型中最大剪切应力场在山西、华北平原中部和东部沿海分别出现3条NNE向高梯度带,此梯度带与研究区域的主要地震活动带相对应。

电离层GPS掩星观测改正TEC反演方法

电离层掩星观测中,当低轨卫星(LEO)轨道高度较低时,轨道以上的电离层电子总含量(TEC)对掩星反演的影响不能忽略.目前,一般采用指数函数等外推方法来处理该问题,对反演结果可能引起较大误差.为提高电离层掩星反演精度,本文研究利用LEO处于非掩星一侧GPS观测数据的改正TEC新反演方法.用三维射线追踪程序计算出电离层掩星观测模拟数据,分别应用改正TEC方法和外推方法进行反演,将反演结果与所用模式值进行比较.结果表明:对于轨道高度约800km的GPS MET掩星模拟数据,外推方法和改正TEC方法反演结果都与模式值基本一致;对于轨道高度约400km的CHAMP掩星模拟数据,外推方法误差较大,改正TEC方法反演结果与模式值相符得较好.将改正TEC方法应用于GPS MET实测数据的反演,取得了合理的结果.这些说明,改正TEC算法是一种有效的电离层掩星反演方法,尤其是对于轨道较低的LEO的电离层掩星观测反演特别有用.

GPS用于三峡库区滑坡监测的研究

为探索GPS在三峡库区滑坡监测中的应用 ,项目组于 1999年 2～ 7月在库区 12个滑坡体上 ,开展GPS观测时最佳时段、最佳时段长度、最佳截止高度角、最佳基准点数及分布 ,选用星历、解算软件、快速静态定位 ,GPS与GLONASS组合定位 ,不同气象参数等项试验与研究 ,获得一批有益的结论。实践证明 ,今后在三峡库区滑坡监测时 ,完全可用GPS代替常规的外观测量方法 ,且在精度、监测速度、时效性、效益等方面都有明显的优势。

GPS基准站坐标与速度场精度及随时间变化规律的探讨

应用网络工程GPS基准站每周的数据 ,按非基准方法求得区域解和全球解 ,分析研究了基准站坐标位置及速度场的变化规律 ,并给出了站坐标和速度场精度的统计分析结果。结果显示 ,坐标分量的变化趋势为线性 ,坐标残差的变化为随机曲线 ,可靠地剔除野点后 。

GPS/PDA技术在河南省南阳市土地调查中的应用

通过GPS/PDA技术在河南省南阳市土地变更调查中的实践,建立基于GPS/PDA技术的土地调查作业方法和流程,检验GPS/PDA技术在土地变更调查中的可行性,锻炼和培养了基层专业技术骨干队伍,为河南省国土资源科技支持体系奠定基础。

平坦地区转换GPS高程的混合转换方法

简要介绍了转换GPS高程的二次曲面拟合法和神经网络方法。然而 ,这 2种方法都有缺点 ,介绍的CF&NNM方法充分利用了 2者的优点 ,通过 2个平坦地区的工程实例 ,证实该方法的有效性 ,并得到一些有工程应用价值的结论。