GLS完好性故障监测性能研究

卫星着陆系统(GLS)作为先进的航空新技术,其主要功能是为终端区精密进近的机载设备提供信号修正增强服务,为实现整个系统高精度离场和精密进近的功能发挥着重要作用. GLS完好性是终端区进近着陆引导应用的重要参数,是可靠性的重要依据,然而目前普通用户只关注导航定位的精度而没有考虑定位结果的可靠性,航空导航领域的机载对定位结果的可靠性要求极高,因此针对完好性故障监测性能展开研究分析,提出了一种接收机钟差调整策略并对其有效性进行仿真验证,并验证了完好性故障排除及未排除两种情况对定位精度及完好性的影响,进而证明完好性故障监测可保障GLS的系统性能、运行能力和安全性能达到预期要求.      

不同窗口下中值滤波与加权滤波方法效果分析

为了探究中值滤波与加权滤波方法对测深数据粗差的处理效果,该文以单波束测深数据为例,对中值滤波和加权滤波在不同大小滤波窗口的测深数据处理效果进行对比分析.实验结果表明,中值滤波不论在地形起伏变化较快的区域,还是在少量、断点不连续的区域以及大量、断点连续的区域,均具有较好的滤波效果,且在5窗口时效果最佳;而加权滤波在地形起伏变化较快的区域以及少量、断点不连续的区域处理效果明显,且在3窗口时效果最佳,但中值滤波效果更优,而在大量、断点连续的区域加权滤波效果明显较差,建议优先考虑中值滤波方法.     

GNSS解算策略对平差与高程拟合精度的影响分析

以现代测绘基准建设的短基线GNSS网作为应用实例,研究比较采用对流层延迟估计与对流层延迟不估计两种短基线解算策略在GLOBK软件中的平差精度,并结合已有二等水准正常高,生成两套GNSS/水准点的成果,通过似大地水准面计算软件,利用地球重力场模型对两种策略下的平差结果进行模型拟合验证,以此评价其平差精度与拟合精度的影响.结果显示,采用对流层延迟不估计的基线解算策略的GLOBK平差精度更高,且其拟合效果更好.     

GNSS空间信号精度的研究分析

基于MGEX提供的产品,对当前全球卫星导航定位系统的空间信号精度分析与评估.结果表明:目前各系统的全球平均SISRE分别为GPS 0.6 m,Galileo 0.28 m,GLONASS 2.5 m,BDS-30.49 m,BDS-21.41 m;其中,Galileo最优,BDS-3次之,GPS稍低于BDS-3,另外,BDS-3 SISRE精度相对于BDS-2提升65％.     

强跟踪抗差自适应滤波算法及其在无人机导航定位中的应用

针对Sage-Husa自适应滤波算法在无人机导航定位应用中存在滤波发散和定位精度低的问题,本文提出一种强跟踪抗差自适应滤波算法。该算法在Sage-Husa自适应滤波算法基础上,引入强跟踪技术,通过自适应渐消因子降低历史数据对当前滤波的影响,从而抑制滤波发散,增强算法的稳健性;结合量测噪声和系统噪声进行实时估计,并且在估计中加入抗差因子抑制粗差对滤波的干扰,提高定位精度。仿真结果表明,该算法在发生滤波发散和粗差干扰的情况下能够表现出良好的滤波性能,较Sage-Husa算法有更强的稳健性。     

利用基于抗差垂直向方差分量估计的GPS-InSAR数据融合方法反演三维形变场

GPS-InSAR数据融合解算三维形变场模型易受观测值粗差影响,且基于方差分量估计的定权方法不具备抵御粗差能力,计算效率低下。鉴于此,本文提出了一种基于抗差垂直向方差分量估计的GPS-InSAR融合解算模型,利用方差分量估计方法及抗差估计理论,通过对观测值最优化分类并进行选权迭代,精确分配权重,进而有效计算三维形变场。试验结果表明,该方法能有效抵御观测值粗差不利影响,提高三维形变场反演精度,提升逐点式计算的三维形变场效率。     

北斗广播电文钟差模型精度评估及改善策略

星载原子钟是北斗卫星导航系统(BDS)的核心设备,其钟差模型是北斗广播电文的重要组成部分,模型精度直接影响BDS的服务性能.本文采用星地双向时频传递(TWSTF)钟差测量为参考,评估了BDS广播电文钟差模型精度,结果表明BDS广播电文钟差模型精度优于2 ns(数据龄期小于12 h).针对BDS广播电文钟差参数解算问题,结合BDS地面段的钟差模型解算策略,本文提出进一步提升精度的多种策略.对于1h时长的短期预报,本文提出加权线性模型与混合区间线性模型的钟差拟合预报方法,短期预报精度可提高20％ 以上;对于预报时长大于6 h的中长期预报,本文采用谱分析钟差时间序列,并根据谱分析结果构造预报模型,与简单的二次多项式模型预报相比,预报6 h精度提高13％,预报12 h平均提高了21％;对于IGSO/MEO卫星,本文提出将TWSTF的设备时延值作为参数估算,使钟差模型在设备切换后精度提高18％.最后,利用本文提出的改进策略对2017年1月—6月的钟差数据重新处理,获得了新的广播电文钟差模型时间序列.利用新的广播电文钟差模型进行北斗监测接收机定位,结果表明,N、E、U 3个方向精度分别提高14.22％、29.39％、14.91％,显著提升了BDS广播电文钟差服务性能.     

改进的AKAZE特征提取的全局式SFM三维重建算法

针对增量式SFM算法过渡依赖初始图像的选择,重建时误差累积导致场景漂移且计算效率低的问题,设计了一种改进的加速KAZE特征提取的全局式SFM三维重建算法.首先通过增强特征接受阈值并构造非线性尺度空间来提取图像的特征,使用改进局部差分二进制MLDB描述符对特征进行描述;然后利用全局式SFM算法对整个场景的相机位姿进行估计,从而减小误差并减少光束法平差BA的使用次数,降低了算法的复杂度,大大提高计算效率;最后利用基于面元的多视立体匹配PMVS算法得到稠密重建结果.实验结果表明,同等条件下该方法能够得到更多的有效点对,计算效率约为增量式SFM算法的2倍,且特征匹配准确率提高5％,稠密重建的点云精度高,信息丰富且纹理清晰,是一种有效的三维重建方法.     

大型GNSS观测网的并行计算

CGCS2000精化及其全球拓展需要采用最新的模型,处理长期积累的大型GNSS观测网数据,大型GNSS网联合、快速和协同解算是空间基准精化、维持与服务的重要技术方向。在大数据技术背景下,以并行计算、云计算为代表的高性能计算技术逐渐成为大规模数据处理的首选方法。针对海量、多源、异构GNSS数据在解算处理与平差分析等方面面临的挑战,阐述了大型GNSS观测网质量控制并行计算、非差模型并行解算、双差模型并行解算、高维模糊度并行搜索固定等方法。介绍了可同时处理上千个观测站的大型GNSS观测网并行计算软件GNSSer,开展了CGCS2000精化计算的试验与验证。构建了一套适合并行计算的大型GNSS观测网解算方法,实现了CGCS2000精化及其全球拓展的多节点协同并行计算的创新。     

TEXBAT场景的GPS接收机授时欺骗影响分析

针对目前有关GPS欺骗干扰技术的研究较少涉及GPS时间欺骗干扰,且因实验条件限制,难以构建与重放实际欺骗场景,因此不同场景GPS时间欺骗对目标接收机影响仍不明确的问题,基于TEXBAT(Texas Spoofing Test Battery)提供的3组不同场景GPS时间欺骗数据集,建立了GPS时间欺骗模型,分析了欺骗过程中存在的两种相位对齐模式对欺骗行为的影响;利用自编软件对采集的欺骗场景的原始高保真数字实时数据进行数据处理,分别得到目标接收机受欺骗与未受欺骗时的接收机钟差及钟差变化率、多普勒频率与载噪比、载波相位与接收机天线位置随时间的变化情况;深入分析了不同场景GPS时间欺骗对目标接收机的影响。实验结果表明,不同场景GPS时间欺骗将从不同角度有效影响GPS定时结果,所得结论将为GPS时间欺骗与抗欺骗技术提供重要参考。