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关键词： 全球卫星导航系统   被动雷达遥感系统   动目标检测   动目标参数估计  

摘要： 全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）除了用于导航定位服务之外，因其信号覆盖率高及卫星可见性强等优势，亦可作为被动雷达的机会辐射源完成地表环境和运动目标的遥感探测。但另一方面，其较低的到达地面功率和较窄的信号带宽也给该类系统的应用带来诸多挑战。回顾了GNSS被动雷达遥感系统近30年的发展历程，聚焦运动目标遥感检测技术。通过分析后向散射和前向散射两种GNSS外辐射源探测体制下的动目标检测流程，梳理了相关技术的重点和难点，介绍了国内外在相关问题上取得的研究进展和潜在发展趋势，以期为相关研究提供参考。

关键词： 多层感知机   海底地形   南海   垂线偏差   重力异常   垂直重力梯度  

摘要： 本文融合SIO(Scripps Institution of Oceanography)发布的垂线偏差、重力异常和垂直重力梯度数据及NCEI(National Centers for Environmental Information)发布的船载测深数据, 利用多层感知机神经网络(Multi-Layer Perceptron, MLP)建立南海海域(108°E—121°E, 6°N—23°N)分辨率为1'×1'的海底地形模型(MLP_Depth).首先, 将642716个船载测深控制点的位置信息与周围4'×4'格网点处的地球重力信息(垂线偏差、重力异常、垂直重力梯度)作为输入数据, 将船载测深控制点处实测水深值作为输出数据, 训练MLP神经网络模型, 训练结束时决定系数 R2为99%, 平均绝对误差MAE为39.33 m.然后, 将研究区域内1'×1'格网正中心点处的输入数据输入于MLP模型中, 可得格网正中心点处的预测海深值.最后, 根据预测海深值建立研究区域范围内分辨率为1'×1'的MLP_Depth模型.将MLP_Depth模型预测水深与160679个检核点处实测水深对比, 其差值的标准差STD(75.38 m)、平均绝对百分比误差MAPE(5.89%)与平均绝对误差MAE(42.91 m)皆优于GEBCO_2021模型、topo_23.1模型、ETOPO1模型与检核点实测水深差值的STD(108.88 m、113.41 m、229.67 m)、MAPE(6.11%、6.94%、18.37%)与MAE(47.33 m、52.24 m、130.08 m).同时, 为了研究不同区域内利用该方法建立的海底地形模型的精度, 本文在研究区域内分别建立了A、B区域的海底地形模型(MLP_Depth_A、MLP_Depth_B).经过验证得: MLP_Depth_A、MLP_Depth_B相比于MLP_Depth模型具有更高的精度, 更能反应海底地形的变化趋势.

关键词： 组合导航   最大熵准则   核带宽   迭代阈值   卡尔曼滤波器  

摘要： 在高斯假设下，GNSS/SINS组合导航系统的常规卡尔曼滤波器（KF）在最小均方误差（MMSE）准则下是最优的。然而，当测量噪声受到重尾脉冲噪声干扰下，KF的滤波性能将会严重下降。为了解决该问题，提出组合导航系统的最大熵卡尔曼滤波器（MCKF）。首先，建立MCKF的状态方程及测量方程；然后，利用相对熵的原理，建立基于最大熵准则的卡尔曼滤波器，并设计其滤波迭代流程；最后，在混合高斯噪声及重尾脉冲噪声环境下，分别对GNSS/SINS组合导航系统进行仿真。仿真结果表明，在混合高斯噪声干扰下，KF的性能优于MCKF；在重尾脉冲噪声干扰下，MCKF的滤波性能明显优于KF，且核带宽趋于无穷时MCKF等价于KF。

关键词： GNSS坐标时间序列   降噪   小波   集合经验模态分解(EEMD)   速度不确定度  

摘要： 针对GNSS坐标时间序列中有用信号与噪声难以准确分离这一问题，本文提出加权小波Z变换(weighted wavelet Z-transform, WWZ)和集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)的降噪方法.通过对西北地区70个陆态网络连续站垂向坐标时间序列的降噪处理，分别采用均方根误差(root mean squared error,RMSE)、信噪比(signal to noise ratio,SNR)、闪烁噪声(flicker noise,FN)振幅及速度不确定度为评价指标，验证了本文方法的降噪效果在一定程度上优于小波降噪和EEMD降噪.结果显示：WWZ-EEMD相比小波降噪和EEMD降噪，降噪后信号序列RMSE分别降低了0.331 mm、 0.757 mm,SNR分别提高了1.911 dB、3.635 dB;FN振幅及速度不确定度均有明显改善，验证了本文降噪方法的有效性.

关键词： 全球导航卫星系统(GNSS)   滑动时变频率   地震异常   四分位距(IQR)法  

摘要： 为了探测2023年8月6日山东德州平原县5.5级地震引起的异常环境响应，本文基于震中东北方向约26 km的GNSS观测数据，提出滑动时变频率方法并引入四分位距(interquartile range,IQR)法对地震引发的异常环境响应进行分析.结果显示，地震发生后N和E方向坐标速度时间序列在9～10 s处出现显著异常，垂向在16 s时出现轻微异常.滑动时变频率方法能够在速度时间序列异常跳变发生前5～10 s探测到明显变化，显示了更高的灵敏度.研究还发现，在地震发生前一天，电离层在震中上空出现了异常扰动，异常值达到4 TECU.研究表明：GNSS技术能有效探测地震过程中的异常环境响应，为地震监测与预警提供了新的视角和工具.

关键词： 船基摄影测量   实时水边界   光束法空三   数码相机   GNSS罗经  

摘要： 针对水边界测绘现有方法施测困难等问题,提出一种免像控、免惯导支持的实时水边界船基摄影测量方法。该方法通过GNSS罗经、数码相机、计算机组网与通信端口编程,实现数据的全自动采集;采用自检校光束法实现传感器的标定与数据配准;构建自由网光束法空三平差模型,引入水位和外方位线元素最小范数条件约束,实现三维水边线的高精度提取。长江实时水边界测绘典型实验结果表明,本文方法切实可行、精度可靠,中误差优于0.2m,可有效消除作业人员安全风险,降低劳动强度,实现水下地形与水边界一体化测绘,且具有成本低、续航持久等显著优势。

关键词： GNSS   速度场   克里金插值法   格网距离加权法   应变场  

摘要： 利用GAMIT/GLOBK软件解算2009-01~2019-06广西地区83个GNSS站数据,获得ITRF2014框架下GNSS站速度场,并通过Kriging插值法构建广西区域三维速度场模型。联合广西及周边136个GNSS站观测结果,采用格网距离加权法计算区域应变场,并对应变场特征进行分析。结果表明,ITRF2014框架下广西区域平均水平运动速率为34.95 mm/a,优势方向为N106.3°E,垂向运动表现为区域性缓慢隆升和沉降。23.5°N以北区域呈面应变压缩变形状态,以近SN向、NW向主压应变为主;23.5°N以南区域则呈面应变拉张变形状态,并以自西向东扇形展开的张应变为主。剪切应变场表现为四周高值、中部过渡带为低值。研究区内近10 a内地震主要发生在剪切应变高值向低值转变的区域,且时空上具有从断裂带一端向另一端迁移并折返的变化特点。

关键词： 铁路工程   带状控制网   高精度解算   优化策略   全球导航卫星系统  

摘要： 铁路工程控制网三网合一,采用GNSS卫星导航定位基准站(CORS)方式建网是发展的趋势,但其长距离、带状布设的控制网要确保高精度且连续均匀,具有一定的难度。针对长距离带状控制网的特点,分析影响GNSS控制网解算的影响因素,引入IGS站点坐标的松弛约束,筛选出优化解算策略:融合多星座卫星观测数据,基于电离层约束模型求解宽巷模糊度,当控制网的基线长度小于100 km时,对流层延迟采用站间差分改正、电离层延迟采用差分或模型改正,并结合环境条件顾及其他负荷改正。实际铁路工程带状控制网解算测试表明,优化策略控制网处理精度相较于常规策略在Y和Z方向上提升2~5 mm。通过对复杂地形环境下长距离带状控制网的解算质量分析,进一步表明该策略可优化铁路工程长距离带状控制网高精度解算性能。

关键词： 遥感卫星   光照角   侧视   偏航导引   成像畸变   太阳帆板光照角  

摘要： 遥感卫星通常工作在太阳同步轨道,姿态控制较为复杂。卫星可采用姿态侧视来扩大成像载荷探测范围,并通过姿态偏航导引来消除或补偿成像畸变。上面两种模式的姿态机动对太阳帆板光照角产生了较大影响,使得卫星一年当中不同时段太阳电池阵光照角差异很大,这对卫星电源系统设计有很大影响。文中通过分解卫星姿态和帆板安装位置影响因素,分析二者的影响,并利用坐标矩阵转换将光线矢量和帆板法线映射到同一坐标系下进行解算,从而得到光照角关系式。经过仿真验证该计算方法对光照角分析的有效性。

关键词： LoW-cost GNSS   GNSS/IMU   Single Point Positioning-IMU(SPP/IMU)   Differential GNSS-IMU(DGNSS/IMU)   Unscented Kalman Filter(UKF)   Outageconditions  

摘要： For the last two decades,low-cost Global Navigation Satellite System(GNSS)receivers have been used in various applications.These receivers are mini-size,less expensive than geodetic-grade receivers,and in high demand.Irrespective of these outstanding features,low-cost GNSS receivers are potentially poorer hardwares with internal signal processing,resulting in lower quality.They typically come with low-cost GNSS antenna that has lower performance than their counterparts,particularly for multipath mitigation.Therefore,this research evaluated the low-cost GNSS device performance using a high-rate kinematic survey.For this purpose,these receivers were assembled with an Inertial Measurement Unit(IMU)sensor,which actively transmited data on acceleration and orientation rate during the observation.The position and navigation parameter data were obtained from the IMU readings,even without GNSS signals via the U-blox F9R GNSS/IMU device mounted on a vehicle.This research was conducted in an area with demanding conditions,such as an open sky area,an urban environment,and a shopping mall basement,to examine the device’s performance.The data were processed by two approaches:the Single Point Positioning-IMU(SPP/IMU)and the Differential GNSS-IMU(DGNSS/IMU).The Unscented Kalman Filter(UKF)was selected as a filtering algorithm due to its excellent performance in handling nonlinear system models.The result showed that integrating GNSS/IMU in SPP processing mode could increase the accuracy in eastward and northward components up to 68.28%and 66.64%.Integration of DGNSS/IMU increased the accuracy in eastward and northward components to 93.02%and 93.03%compared to the positioning of standalone GNSS.In addition,the positioning accuracy can be improved by reducing the IMU noise using low-pass and high-pass filters.This application could still not gain the expected position accuracy under signal outage conditions.