【目的】随着智慧城市建设中信息技术的深度应用,GNSS轨迹数据呈爆炸式增长,但其轨迹生成过程易受信号干扰与传感器故障影响而产生噪声。本文旨在设计新型噪声识别与修复算法,以提升原始GNSS轨迹数据的处理精度与质量。【方法】针对轨...【目的】随着智慧城市建设中信息技术的深度应用,GNSS轨迹数据呈爆炸式增长,但其轨迹生成过程易受信号干扰与传感器故障影响而产生噪声。本文旨在设计新型噪声识别与修复算法,以提升原始GNSS轨迹数据的处理精度与质量。【方法】针对轨迹噪声识别问题,本文提出基于密度矩阵的自适应DBSCAN算法,其具有超参数无关特性,可敏感捕获低幅值噪声点,同时避免连续转向点的误判。针对噪声修复问题,提出基于轨迹分段的函数构造式修复算法:首先采用道格拉斯-普克(Douglas-Peucker,DP)算法压缩轨迹数据实现分段;其次定位含噪声轨迹段,基于段内有效点构造拟合函数;最终依据相邻点时空属性修复噪声数据。相较于主流插值算法(如拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条及最近邻插值),本方法通过规避全局特征依赖,显著保留了噪声点蕴含的局部信息特征。【结果】基于长春市1500名志愿者2024年8月19日—9月1日的原始GNSS轨迹数据,设计2组对比实验。第1组将新型识别算法与原始DBSCAN及其主流衍生算法(KANN-DBSCAN、BDT-ADBSCAN)进行对比。实验表明:新算法在轮廓系数(SC)、Calinski-Harabasz指数(CHI)、Da‐vies-Bouldin指数(DBI)3项指标均取得最优值,优化幅度分别为40.17%~381.80%、20.03%~235.18%、23.42%~79.53%。第2组实验对比新型修复算法与6类经典插值方法(拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条、最近邻),结果显示:新算法在轨迹相似性度量指标(Dynamic Time Warping,DTW)上全面优于对比方法,整体优化幅度达43.18%~80.43%。【结论】本文提出的噪声识别与修复算法显著提升了原始GNSS轨迹的质量精度,可高效支撑大规模轨迹数据预处理任务,为时空轨迹挖掘研究提供高质量数据基础。展开更多
实时动态差分(real time kinematic,RTK)定位技术因其成本低、实时性强等优点,已成为实时位移监测领域的重要技术手段.然而,随着跨海大桥、海上平台等远距离基础设施对高精度实时位移监测需求不断增长,常规RTK技术在长距离作业中,因测...实时动态差分(real time kinematic,RTK)定位技术因其成本低、实时性强等优点,已成为实时位移监测领域的重要技术手段.然而,随着跨海大桥、海上平台等远距离基础设施对高精度实时位移监测需求不断增长,常规RTK技术在长距离作业中,因测站间距离增加导致大气误差(对流层和电离层延迟)的空间相关性降低,差分后残余大气误差难以充分消除,严重影响模糊度的收敛从而影响定位精度.针对这一问题,提出一种大气误差附加约束的长距离RTK定位方法:1)将经先验模型改正并进行差分后残余的对流层和电离层延迟参数化并纳入估计模型,针对残余误差分别建立先验约束:对流层残差基于台站间高差和测站距离构建先验方差,更全面地刻画长距离条件下对流层残差的不确定性;电离层残差结合纬度相关性构建先验方差,实现对定位参数解算过程的稳健约束;2)考虑大气误差的时变特性,采用随机游走过程对对流层和电离层参数进行动态估计,电离层活动变化大,随机游走噪声建模考虑基线长度和卫星高度角变化,使动态估计更符合实际情况.基于国际GNSS服务组织(International GNSS Service,IGS)测站和海上平台实测数据开展试验,结果表明:相较于常规RTK方法,所提方法在不同的观测环境下均有效缩短了收敛时间和模糊度首次固定时间,显著提升了模糊度固定率,同时在水平和垂向定位精度上取得明显改善.展开更多
文摘【目的】随着智慧城市建设中信息技术的深度应用,GNSS轨迹数据呈爆炸式增长,但其轨迹生成过程易受信号干扰与传感器故障影响而产生噪声。本文旨在设计新型噪声识别与修复算法,以提升原始GNSS轨迹数据的处理精度与质量。【方法】针对轨迹噪声识别问题,本文提出基于密度矩阵的自适应DBSCAN算法,其具有超参数无关特性,可敏感捕获低幅值噪声点,同时避免连续转向点的误判。针对噪声修复问题,提出基于轨迹分段的函数构造式修复算法:首先采用道格拉斯-普克(Douglas-Peucker,DP)算法压缩轨迹数据实现分段;其次定位含噪声轨迹段,基于段内有效点构造拟合函数;最终依据相邻点时空属性修复噪声数据。相较于主流插值算法(如拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条及最近邻插值),本方法通过规避全局特征依赖,显著保留了噪声点蕴含的局部信息特征。【结果】基于长春市1500名志愿者2024年8月19日—9月1日的原始GNSS轨迹数据,设计2组对比实验。第1组将新型识别算法与原始DBSCAN及其主流衍生算法(KANN-DBSCAN、BDT-ADBSCAN)进行对比。实验表明:新算法在轮廓系数(SC)、Calinski-Harabasz指数(CHI)、Da‐vies-Bouldin指数(DBI)3项指标均取得最优值,优化幅度分别为40.17%~381.80%、20.03%~235.18%、23.42%~79.53%。第2组实验对比新型修复算法与6类经典插值方法(拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条、最近邻),结果显示:新算法在轨迹相似性度量指标(Dynamic Time Warping,DTW)上全面优于对比方法,整体优化幅度达43.18%~80.43%。【结论】本文提出的噪声识别与修复算法显著提升了原始GNSS轨迹的质量精度,可高效支撑大规模轨迹数据预处理任务,为时空轨迹挖掘研究提供高质量数据基础。
文摘实时动态差分(real time kinematic,RTK)定位技术因其成本低、实时性强等优点,已成为实时位移监测领域的重要技术手段.然而,随着跨海大桥、海上平台等远距离基础设施对高精度实时位移监测需求不断增长,常规RTK技术在长距离作业中,因测站间距离增加导致大气误差(对流层和电离层延迟)的空间相关性降低,差分后残余大气误差难以充分消除,严重影响模糊度的收敛从而影响定位精度.针对这一问题,提出一种大气误差附加约束的长距离RTK定位方法:1)将经先验模型改正并进行差分后残余的对流层和电离层延迟参数化并纳入估计模型,针对残余误差分别建立先验约束:对流层残差基于台站间高差和测站距离构建先验方差,更全面地刻画长距离条件下对流层残差的不确定性;电离层残差结合纬度相关性构建先验方差,实现对定位参数解算过程的稳健约束;2)考虑大气误差的时变特性,采用随机游走过程对对流层和电离层参数进行动态估计,电离层活动变化大,随机游走噪声建模考虑基线长度和卫星高度角变化,使动态估计更符合实际情况.基于国际GNSS服务组织(International GNSS Service,IGS)测站和海上平台实测数据开展试验,结果表明:相较于常规RTK方法,所提方法在不同的观测环境下均有效缩短了收敛时间和模糊度首次固定时间,显著提升了模糊度固定率,同时在水平和垂向定位精度上取得明显改善.
文摘北斗三号卫星导航系统(BeiDou-3 Navigation Satellite System,BDS-3)于2020年7月正式开通全球导航定位服务.目前,BDS-3在B1I、B3I、B1C、B2a和B2b频点提供公开服务.伪距单点定位(single point positioning,SPP)因其成本低、算法简单等特点,广泛应用于车辆导航与智能终端定位等领域.为系统评估BDS-3各频点单频SPP性能,并探究北斗全球电离层延迟修正模型(BDS global ionospheric model,BDGIM)的性能,本文构建了适用于BDS-3全频点的单频SPP模型,基于22个全球均匀分布测站的观测数据,对比分析了BDGIM与GPS Klobuchar模型(GPSK8)在太阳活动活跃期与平静期对定位精度的影响.实验结果表明,在全球尺度上,BDGIM性能总体优于GPSK8,在平静期和活跃期的定位精度提升分别为15.6%和11.5%,且在高、低纬度地区改善尤为显著.各频点的单频SPP结果显示,B1C和B1I定位性能最优,3D方向精度分别为3.31 m和3.39 m.
