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基于高频GNSS和端到端深度学习的大地震震级估计
1
作者 钟波 胡星辉 +3 位作者 方荣新 郑佳伟 赵齐乐 刘经南 《地球物理学报》 北大核心 2026年第1期97-112,共16页
传统地震预警系统依赖初至P波与震级间的经验关系,面对大地震(M_(W)>7)易出现震级饱和,进而造成对地震破坏性的低估.高频GNSS技术虽然可以直接测定同震永久位移,在强震环境下具有一定优势,但在地震单侧破裂等情况下仍会出现震级估计... 传统地震预警系统依赖初至P波与震级间的经验关系,面对大地震(M_(W)>7)易出现震级饱和,进而造成对地震破坏性的低估.高频GNSS技术虽然可以直接测定同震永久位移,在强震环境下具有一定优势,但在地震单侧破裂等情况下仍会出现震级估计偏差,并且经验参数的求解严重依赖于历史真实地震记录.相比之下,深度学习具有强大的非线性拟合和端到端学习能力,可适应复杂环境下的震级估计任务.本文基于高频GNSS和TFT(Temporal Fusion Transformer)模型提出了一种具有深度学习功能的大地震震级实时估计方法.以日本东部海沟区域为例,基于断裂带地形模拟超过50000次的M_(W)7.0~9.5地震,并在周围多个GNSS台站上生成相应的位移波形记录.同时,在TFT模型的基础上构造深度学习震级估计模型,输入东向、北向和垂向方向的原始数据,以端到端的方式实现对震级的实时输出,并通过分位数损失函数量化估计结果的不确定性.在测试集模拟地震破裂中,构造的深度学习模型在60 s时估计准确率超过93%,即使限制可用站点数量,准确率最低也维持在~80%,显著优于传统方法70%的水平.在日本东北大地震等多次实测记录中,该深度学习模型在90 s前均能实现最终震级的准确估计,而传统方法有明显的滞后性,在MW9.1地震中至少需要120 s才能给出有效预警.本文研究表明,深度学习可以有效地提取原始波形中表征地震的信息,可为现有地震预警系统提供有益补充. 展开更多
关键词 深度学习 高频GNSS 端到端 大地震 震级估计
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基于高精度GNSS与正倒垂观测的拱坝水平位移监测分析
2
作者 毛延翩 冉毅川 +5 位作者 方荣新 徐波 齐智勇 胡星辉 董顺 远近 《测绘地理信息》 2026年第1期53-57,共5页
目前我国拱坝水平位移监测主要依赖内部正倒垂系统,监测精度可达毫米级。本文探讨了GNSS技术在拱坝水平位移监测中的应用潜力,并基于传统正倒垂观测数据对GNSS监测精度进行评估。利用拱坝坝顶3个GNSS监测站点一年多的观测数据,采用静态... 目前我国拱坝水平位移监测主要依赖内部正倒垂系统,监测精度可达毫米级。本文探讨了GNSS技术在拱坝水平位移监测中的应用潜力,并基于传统正倒垂观测数据对GNSS监测精度进行评估。利用拱坝坝顶3个GNSS监测站点一年多的观测数据,采用静态差分算法解算得到GNSS站点的水平位移时间序列。本研究通过对GNSS监测结果与大坝水位资料的联合分析发现,GNSS监测结果与上游水位时间序列数据的相关系数高达0.9,反映出坝体位移与水压力变化之间存在良好的正相关关系。以坝体正倒垂数据为基准,TP22、TP15和TP10站点的GNSS监测精度RMSE分别为1.6 mm、4.4 mm和4.5 mm。研究结果表明,GNSS结果与传统正倒垂监测精度具有一致性,能够准确描述坝体的外观位移,可为大坝健康监测提供可靠的技术支撑,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 大坝位移监测 GNSS 正倒垂 静态差分定位
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GNSS站坐标空间相关噪声成因分析及建模
3
作者 牛玉娇 李敏 +3 位作者 占伟 李经纬 李腊月 武艳强 《地球物理学报》 北大核心 2026年第2期559-572,共14页
GNSS坐标时间序列可为参考框架维持、地学研究等提供基础数据支撑.对GNSS站坐标的空间相关噪声进行建模有助于提高GNSS坐标时间序列参数估计的精度,更好地服务于大地测量学及地球动力学研究.本文基于IGS第三次重处理的组合解残差序列,采... GNSS坐标时间序列可为参考框架维持、地学研究等提供基础数据支撑.对GNSS站坐标的空间相关噪声进行建模有助于提高GNSS坐标时间序列参数估计的精度,更好地服务于大地测量学及地球动力学研究.本文基于IGS第三次重处理的组合解残差序列,采用UVH坐标系下的空间协方差和Pearson相关系数来描述全球GNSS站坐标三维空间相关噪声的变化,分析GNSS空间相关噪声的可能来源.结果表明,GNSS时间序列中的周期性误差(如GPS交点年误差)是空间相关噪声的重要来源.部分空间相关噪声还可能来源于未模型化的地球物理信号或构造运动的影响.利用基于随机偏微分方程(SPDE)的模型分别对全球GNSS测站白噪声和幂律噪声的空间相关系数在球谐域进行拟合和建模,发现SPDE模型可较好地表达白噪声和幂律噪声空间相关系数的变化,其中高程方向需额外估计0阶和1阶项.并且SPDE模型的建模效果显著优于指数模型. 展开更多
关键词 GNSS坐标时间序列 三维空间相关噪声 Pearson相关系数 球谐域 SPDE模型
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基于注意力的LSTM模型和改进抗差算法的GNSS/INS组合导航系统误差抑制方法
4
作者 庞贤瑞 江金光 +2 位作者 谭宏彬 严培辉 孟小亮 《计算机与现代化》 2026年第1期117-126,共10页
全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)已被广泛研究并应用于自动驾驶领域。然而,在隧道等GNSS信号拒止环境中,GNSS/INS组合导航系统的导航性能将大幅下降。为了降低在GNSS中断期间GNSS/INS组合导航系统的导航误差,提出一种基于注... 全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)已被广泛研究并应用于自动驾驶领域。然而,在隧道等GNSS信号拒止环境中,GNSS/INS组合导航系统的导航性能将大幅下降。为了降低在GNSS中断期间GNSS/INS组合导航系统的导航误差,提出一种基于注意力的长短期记忆网络(LSTM)模型和改进抗差算法的误差抑制方法。该方法将注意力机制引入LSTM网络来构建预测模型,并对GNSS伪位置增量进行预测来辅助INS导航。该模型通过动态调整特征关注度来提高预测精度。此外,由于GNSS伪位置的预测误差随时间累积,本文引入时间渐消加权因子来构造抗差因子,对量测噪声协方差矩阵进行扩大,以减小伪位置信息的累积误差对导航性能的影响。陆地车辆实验表明,与先进方法相比,本文方法的北向、东向和水平方向的位置均方根误差分别降低了57.5%、36.4%和47.3%。因此,在GNSS信号中断期间,本文方法能够抑制惯导的误差发散,并有效地提高组合系统的导航性能。 展开更多
关键词 GNSS中断 组合导航 注意力机制 LSTM 抗差卡尔曼滤波器 误差抑制
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城市环境GNSS模型精化与多源融合定位技术研究
5
作者 李圳 《测绘学报》 北大核心 2026年第1期183-183,共1页
GNSS具备全天候、高精度定位、导航和授时功能,为位置服务带来了前所未有的变革。然而在城市环境中受信号遮挡、多路径效应和非直射信号(non-line-of-sight,NLOS)影响,GNSS观测质量下降,导致传统随机模型不准确,模糊度正确固定率低,显... GNSS具备全天候、高精度定位、导航和授时功能,为位置服务带来了前所未有的变革。然而在城市环境中受信号遮挡、多路径效应和非直射信号(non-line-of-sight,NLOS)影响,GNSS观测质量下降,导致传统随机模型不准确,模糊度正确固定率低,显著降低了定位精度和可靠性。另外在隧道和地下等GNSS拒止场景中定位不可用。因此,针对城市环境高精度无缝定位的迫切需求,论文围绕GNSS模型精化与融合定位技术开展系统研究,重点突破GNSS状态模型与随机模型精化、复杂环境模糊度固定、惯性/视觉辅助GNSS数据处理等关键技术,最终建成一套以GNSS为核心,INS(inertial navigation system)为数据融合纽带,兼容视觉和其他传感器全场景连续可用的高精度定位系统。论文主要工作和贡献如下。 展开更多
关键词 定位技术 模糊度固定 非直射信号 GNSS 城市环境
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水库峡谷区北斗/GNSS变形监测方法对比分析与精度评估 被引量：3
6
作者 齐智勇 毛延翩 +6 位作者 方荣新 胡星辉 汤正阳 谭大文 都旭煌 侯春尧 叶世榕 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第3期239-243,278,共6页
基于溪洛渡水电站的可移动北斗变形监测系统,利用GNSS测站水平变形模拟实验,开展静态差分、事后动态差分(PPK)和动态精密单点定位(PPP)3种方法对比分析与形变监测精度评估。结果表明,单BDS与GPS+BDS双系统的观测精度相当,在3种解算方法... 基于溪洛渡水电站的可移动北斗变形监测系统,利用GNSS测站水平变形模拟实验,开展静态差分、事后动态差分(PPK)和动态精密单点定位(PPP)3种方法对比分析与形变监测精度评估。结果表明,单BDS与GPS+BDS双系统的观测精度相当,在3种解算方法中,静态差分精度最高,双系统和单BDS的外符合精度分别优于0.5 mm和0.7 mm,基线差分方法通过24 h长时序观测能够更加有效地消除坝区水汽干扰和电离层及多路径误差;动态PPK双系统和单BDS结果的最大误差分别为0.5 mm和1 mm,动态PPP分别为1.7 mm和1 mm,说明PPK和PPP也能获得精度接近1 mm的形变监测结果,具有较大的应用潜力。 展开更多
关键词 大坝变形监测 北斗 差分定位 精密单点定位
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融合GNSS与RTS观测值的紧组合变形监测方法研究 被引量：2
7
作者 姜卫平 谢秉辰 +4 位作者 陈渠森 陈华 陈剡 赵小阳 韩荣荣 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第5期823-835,共13页
混凝土坝、土石坝等水利工程外观变形监测精度要求较高,通常需要达到1 mm级(≤3 mm)。然而,工程监测的观测环境复杂,导致全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、测量机器人(robotic total stations,RTS)等当前常... 混凝土坝、土石坝等水利工程外观变形监测精度要求较高,通常需要达到1 mm级(≤3 mm)。然而,工程监测的观测环境复杂,导致全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、测量机器人(robotic total stations,RTS)等当前常用的变形监测技术精度降低,部分情况下甚至无法满足规范的技术要求。为此,提出一种融合GNSS与RTS距离&角度观测值的紧组合变形监测方法,将RTS记录的距离、角度等测量值作为基线约束条件,补充GNSS观测矩阵强度并提高其载波相位的模糊度固定率及定位精度。结果表明,RTS观测值可以提高GNSS卫星的位置精度因子值,显著优化复杂环境中观测值的几何分布构型。与单一GNSS相比,组合距离观测值、角度观测值和距离+角度观测值后高程方向的定位精度平均提升18.0%、48.9%、61.3%,且RTS角度观测值较距离观测值能够更为有效地提升变形监测的精度。此外,RTS不同类型观测值在紧组合定位中可以提高GNSS模糊度固定率,且组合角度观测值后载波相位残差更加趋于理想的正态分布。因此,角度观测值对于GNSS/RTS紧组合变形监测精度的提升发挥着更加重要的作用。 展开更多
关键词 GNSS 变形监测 测量机器人 复杂环境 距离观测值 角度观测值
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GNSS与低轨卫星相对论效应改正方法
8
作者 耿涛 李强 +1 位作者 程凌岳 刘经南 《测绘学报》 北大核心 2025年第12期2129-2141,共13页
全球导航卫星系统的相对论效应误差来源于卫星与用户接收机间的运动状态差异,涉及引力频移和时间膨胀效应。相较于中高轨卫星,低轨导航卫星受地球非球形引力摄动和时间膨胀效应更为显著,已有相对论效应改正方法的适用性需要进一步探讨... 全球导航卫星系统的相对论效应误差来源于卫星与用户接收机间的运动状态差异,涉及引力频移和时间膨胀效应。相较于中高轨卫星,低轨导航卫星受地球非球形引力摄动和时间膨胀效应更为显著,已有相对论效应改正方法的适用性需要进一步探讨。本文回顾了相对论效应改正严密公式和目前IGS分析中心与各导航系统使用的两种近似公式(传统公式和改进公式),其中传统公式仅考虑了卫星受到的地球中心引力并针对小偏心率情况进行了简化,改进公式则进一步考虑了地球J 2项引力影响。分析了两种近似公式对GPS、GLONASS、Galileo和BDS-3系统的相对论效应改正精度,并通过仿真与实测数据重点研究了两种近似公式的改正精度与低轨卫星轨道高度、倾角和偏心率等参数之间的关系。结果表明,相对论效应改正传统公式对中圆轨道卫星(E14、E18除外)的周期性改正误差振幅为0.11 ns,改进公式减小至0.05 ns;传统公式对倾斜地球同步轨道卫星的周期性改正误差振幅为0.05 ns,优于改进公式的0.06 ns;两种近似公式对低轨卫星相对论效应的改正精度明显下降,且受轨道参数影响显著,轨道倾角越大、轨道高度越低和偏心率越大时,改正精度越低,近极轨卫星的周期性改正误差振幅可达1 ns。 展开更多
关键词 相对论效应 GNSS 低轨卫星 星载原子钟 卫星钟差
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利用高频GNSS观测研究2025年西藏定日Ms 6.8地震地表形变及预警震级 被引量：2
9
作者 肖懿思 方荣新 +5 位作者 李瑜 邹蓉 丁尧 陈国 郑佳伟 刘经南 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第11期2176-2186,共11页
2025-01-07,西藏定日Ms 6.8地震造成了重大人员伤亡,快速获取近场同震地表形变并确定地震震级对震后快速响应、防震减灾至关重要。北斗三号精密单点定位(precise point positioning,PPP)B2b技术的成熟及地震周边高频全球导航卫星系统(gl... 2025-01-07,西藏定日Ms 6.8地震造成了重大人员伤亡,快速获取近场同震地表形变并确定地震震级对震后快速响应、防震减灾至关重要。北斗三号精密单点定位(precise point positioning,PPP)B2b技术的成熟及地震周边高频全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)测站的布设,为此次地震研究提供了宝贵的观测资料。利用PPP-B2b技术对9个GNSS 1 Hz和50 Hz高频观测数据进行了地表形变监测和震级反演研究。首先利用PPP-B2b技术对广播星历进行改正,获取实时高精度轨道和钟差产品,然后基于PPP获取测站地表形变和地震波,并与事后PPP结果进行对比,最后开展基于GNSS观测的预警震级确定研究。结果表明,基于B2b改正产品解算的地震波形与事后精密产品解算结果相比,在东、北和垂向的均方根误差分别为0.40 cm、0.41 cm和1.34 cm,表明B2b改正产品可用于高频GNSS地震形变监测。基于B2b产品反演的震级结果为7.16,与事后PPP反演的震级相差0.08,与美国地质调查局发布的矩震级相差0.06,验证了B2b精密产品在震级反演中的有效性。50 Hz超高频GNSS结果表明,1 Hz GNSS监测对近场测站地震波存在一定失真,综合考虑网络传输能力和失真问题,认为5~10 Hz采样可满足地震监测相关需求。 展开更多
关键词 北斗三号 PPP-B2b信号 超高频GNSS 定日地震 地表形变 预警震级
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GNSS/INS组合导航左手对称性等变滤波模型及算法 被引量：1
10
作者 罗亚荣 卢文韬 +1 位作者 郭迟 刘经南 《测绘学报》 北大核心 2025年第8期1389-1403,共15页
当前等变滤波理论主要面向机器人领域的局部观测而构建,无法自然地应用于具有全局观测的惯性基组合导航系统。针对上述问题,本文通过左手对称性构建一个适合全局观测的等变滤波框架,并将其应用于处理包含陀螺零偏和加速度计零偏状态的GN... 当前等变滤波理论主要面向机器人领域的局部观测而构建,无法自然地应用于具有全局观测的惯性基组合导航系统。针对上述问题,本文通过左手对称性构建一个适合全局观测的等变滤波框架,并将其应用于处理包含陀螺零偏和加速度计零偏状态的GNSS/INS组合导航系统。与矩阵李群上的左不变扩展卡尔曼滤波不同,首先,本文利用左手对称性构建等变滤波;其次,利用一个双坐标系群(two-frame group,TFG)推导了顾及零偏状态惯性导航系统上的等变误差动力学矩阵和噪声驱动矩阵;最后,利用一个Cartan-Schouten联络进行协方差平行传输从而完成流形上的曲率修正。试验结果表明:相对于左不变扩展卡尔曼滤波,本文算法在不同大失准角情况下具有较好的瞬态响应,且初始航向角误差为90°时,本文算法平均定位误差降低了36%;同时,组合导航系统在进行曲率修正后有效地提升了滤波稳健性,并且相较于不进行曲率修正的本文算法,其在进行曲率修正后,平均定位误差降低了14%。 展开更多
关键词 左手对称性 群作用 等变系统 双坐标系群 GNSS/SINS组合导航 曲率修正
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顾及零偏几何性质的GNSS/SINS组合导航方法 被引量：1
11
作者 罗亚荣 郭迟 +1 位作者 欧阳威 刘经南 《测绘学报》 北大核心 2025年第1期26-39,共14页
由于包含零偏状态的捷联惯性导航系统(SINS)运动学方程不再具有群仿射性质,当前不变扩展卡尔曼滤波(EKF)算法设计过程中并未将零偏纳入具有几何性质的运动学方程。本文通过构建一个群和群作用使得包含零偏状态的运动学系统满足等变性质... 由于包含零偏状态的捷联惯性导航系统(SINS)运动学方程不再具有群仿射性质,当前不变扩展卡尔曼滤波(EKF)算法设计过程中并未将零偏纳入具有几何性质的运动学方程。本文通过构建一个群和群作用使得包含零偏状态的运动学系统满足等变性质,能够自然地处理包含陀螺零偏和加速度计零偏的惯性基组合导航系统问题,而且能从理论上降低导航状态误差动力学的线性化误差。尽管基于不变EKF的组合导航受到广泛关注,但较少研究在世界坐标系上展开基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航研究。因此,本文提出一种世界坐标系上基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航系统。与当前流行的不变EKF不同,本文构建的等变误差建立在一个对称的基础上,该对称适当地包括群结构中的所有状态。试验结果表明:相对于右不变EKF,本文提出的滤波算法在不同大失准角情况下具有较好的瞬态响应;同时,世界坐标系下的紧组合导航在利用抗差模型后有效地提升了滤波稳健性。 展开更多
关键词 齐次流形 群作用 等变系统 等变误差 世界坐标系 GNSS/SINS组合导航 抗差模型
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改进的GNSS-PWV三因子阈值降雨预报方法 被引量：2
12
作者 董传凯 余法承 +4 位作者 张卫星 方礼喆 魏康丽 楼益栋 欧书圆 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第5期866-873,共8页
大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)在研究大气水汽含量与降雨之间关系的研究中发挥着越来越重要的作用。基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)-PWV的三因子(PWV、PWV变化量和PWV变化率)阈值的降雨... 大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)在研究大气水汽含量与降雨之间关系的研究中发挥着越来越重要的作用。基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)-PWV的三因子(PWV、PWV变化量和PWV变化率)阈值的降雨预报方法已经在一些场景中取得了不错的效果,但该方法目前仍存在一些问题,包括部分场景下无法有效反映PWV的变化,预测因子的阈值确定不够合理。对传统方法进行了改进,以PWV为主要预测因子、PWV增量和PWV增率为辅助预测因子,并采用定量选取月阈值的方法进行降雨预报。基于SuomiNet网的实验结果显示,所提的改进方法能够取得92%以上的平均正确率和63%左右的平均误报率,与传统三因子算法相比,改进方法的降雨预报正确率更高,误报率更低,且命中率处于相同水平。可见,改进方法能够充分利用PWV的季节特征和实时信息捕捉PWV和降雨之间的关系,更有效地预测降雨。 展开更多
关键词 GNSS 大气可降水量 降雨预报 预测因子 三因子阈值方法
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陆地探测四号星载GNSS导航系统设计及在轨效能分析 被引量：2
13
作者 王振兴 王煜斌 +4 位作者 毛志毅 田晓彬 刘志佳 黄勇 邵明学 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第1期12-23,共12页
陆地探测四号01星(LT4A)是全球首颗地球同步轨道合成孔径雷达业务卫星,依赖星载高轨GNSS导航接收系统实现在轨导航,并首次工程化应用于地面精密定轨任务。对星载高轨GNSS导航接收系统的在轨表现和工程化设计进行分析研究,通过星载BDS和... 陆地探测四号01星(LT4A)是全球首颗地球同步轨道合成孔径雷达业务卫星,依赖星载高轨GNSS导航接收系统实现在轨导航,并首次工程化应用于地面精密定轨任务。对星载高轨GNSS导航接收系统的在轨表现和工程化设计进行分析研究,通过星载BDS和GPS实测漏信号数据,进行了星载观测数据质量评估,并重点研究了利用星载高轨GNSS漏信号进行事后精密定轨的性能。研究结果表明,LT4A星载高轨GNSS导航接收系统可稳定捕获和跟踪BDS B1I和GPS L1频点的导航信号,满足卫星在轨实时和地面事后定轨精度需求。采用星载BDS+GPS联合精密定轨,重叠轨道内符合精度径向优于1.87 m,三维优于3.07 m;外符合精度径向优于1.81 m,三维优于4.71 m。针对高轨导航收星特点及卫星应用时效性需求,定轨系统可全流程自动化运行,保证轨道平滑及连续性,控制勒让德高阶误差引入,相关成果可应用于中国后续搭载GNSS接收机的高轨对地观测卫星计划。 展开更多
关键词 陆地探测四号01卫星 倾斜地球同步轨道 合成孔径雷达 全球导航定位系统 事后精密定轨 在轨实时自主定轨
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GNSS非差模糊度固定发展现状及趋势 被引量：1
14
作者 耿江辉 温强 《导航定位学报》 北大核心 2025年第5期10-21,共12页
为了进一步提升全球卫星导航系统(GNSS)的定位精度,增强其服务性能,研究分析GNSS精密单点定位非差模糊度固定(PPP-AR)关键技术的发展现状和趋势:指出全频率非差模糊度固定可突破观测值频率选择的局限性,分析伪距/相位偏差对卫星钟差估... 为了进一步提升全球卫星导航系统(GNSS)的定位精度,增强其服务性能,研究分析GNSS精密单点定位非差模糊度固定(PPP-AR)关键技术的发展现状和趋势:指出全频率非差模糊度固定可突破观测值频率选择的局限性,分析伪距/相位偏差对卫星钟差估计和模糊度固定的影响,并回顾非差模糊度固定技术的研究现状;介绍相位钟差的估计方法,分析不同信号偏差表征形式之间的转换关系,进一步论述全频率非差模糊度固定的概念和方法,以及相位偏差产品精度评估理论;最后,总结全频率非差模糊度固定存在的挑战与发展前景,强调相位钟/相位偏差在日界处维持连续性的重要性,同时引出基于整数钟维持时间尺度的相关问题。非差模糊度技术的发展将进一步推动高精度卫星定位、导航和授时(PNT),为各类科学应用提供更为精准和可靠的服务。 展开更多
关键词 精密单点定位非差模糊度固定(PPP-AR) 全频率 相位偏差产品 日界连续性 定位、导航和授时(PNT)
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惯导轨迹辅助GNSS载波相位多历元抗差方法
15
作者 陈宣佑 王琰 +1 位作者 陈起金 牛小骥 《导航定位学报》 北大核心 2025年第4期179-189,共11页
针对铁路工程测量工况复杂,环境干扰因素多,全球卫星导航系统(GNSS)观测容易出现载波相位周跳、多路径等粗差,导致定位精度下降,难以满足铁路工程测量规范要求的问题,提出一种基于惯导刚性轨迹约束的GNSS多历元抗差方法:利用惯性导航(I... 针对铁路工程测量工况复杂,环境干扰因素多,全球卫星导航系统(GNSS)观测容易出现载波相位周跳、多路径等粗差,导致定位精度下降,难以满足铁路工程测量规范要求的问题,提出一种基于惯导刚性轨迹约束的GNSS多历元抗差方法:利用惯性导航(INS)融合轨检小车里程计(ODO)递推得到相对精度高(刚性好)的惯导轨迹,为连续多历元GNSS观测提供严格的相对约束,以摆脱传统抗差方法对位姿先验信息的依赖;利用载波相位历元间差分(TDCP)建立滑窗图优化框架,借鉴随机抽样一致性(RANSAC)算法思路,构建基于卫星几何构型筛选的最小抗差子集求解策略,以克服多历元优化的非凸性问题。仿真结果表明,在周跳占比达65%的极端场景下,算法对整周/半周跳的检测成功率仍高达99.0%和97.5%。高铁轨道实测结果表明,与诺瓦泰成熟商用组合导航软件(IE)中最严格的抗差模式(Strict ALL)紧组合结果相比,使用提出得抗差方法后在高程和水平定位误差上可分别降低73.7%和85.7%,显著提升复杂工况下的轨道中线测量精度和可靠性,能够满足铁路测量规范中平面定位限差1.5 cm、高程2.0 cm的精度要求。 展开更多
关键词 轨道中线测量 多历元抗差 载波相位历元间差分 图优化
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基于全球统一坐标框架的GNSS精密轨道与钟差产品一致性分析
16
作者 刘学习 朱守庆 +3 位作者 陈国 张克非 郑南山 刘婧璇 《测绘学报》 北大核心 2025年第3期432-447,共16页
精密卫星轨道和钟差是实现非差模糊度快速固定及高精度位置服务的关键,轨道和钟差产品综合需要统一不同分析中心产品间的时空基准。本文首先求解布尔莎坐标转换参数,比较了不同分析中心精密轨道之间相似变换参数的差异,并统计各系统相... 精密卫星轨道和钟差是实现非差模糊度快速固定及高精度位置服务的关键,轨道和钟差产品综合需要统一不同分析中心产品间的时空基准。本文首先求解布尔莎坐标转换参数,比较了不同分析中心精密轨道之间相似变换参数的差异,并统计各系统相似变换参数间的相关系数。其次,分析了精密钟差产品的基准差异,发现使用所有卫星钟差估计一组线性变换参数进行线性变换有较大常偏量,GPS和Galileo的常偏量最大为200 ps,而GLONASS和BDS的常偏量分别达到1000 ps和2400 ps。本文提出一种对每颗卫星钟差估计一组线性变换参数的方法来消除此常偏量。然后,分析了轨道、站坐标及地球自转参数产品间的基准一致性,多数旋转分量相关系数超过0.5,表明各分析中心之间的定向基准差异较为一致。最后,通过轨道和钟差二次差分析了轨道和钟差的一致性,除去钟差常偏量后,GPS和Galileo轨道和钟差二次差的相关系数多数超过0.9,GLONASS和BDS稍差,但相关系数也大都超过0.6,说明精密卫星轨道与钟差产品二次差的非线性部分较为吻合,轨道变化与钟差变化非常一致。 展开更多
关键词 GNSS 精密卫星产品 轨道和钟差综合 统一坐标框架 基准差异分析
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GNSS基准站调制季节性信号滤波估计方法 被引量：1
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作者 杨乐涵 李岩林 魏娜 《全球定位系统》 2025年第1期78-85,共8页
GNSS站坐标时间序列中的季节性信号常用固定振幅与相位的谐波函数建模,但实际上季节性信号的振幅和相位是时变的,具有调制性.为了准确提取季节性形变,本文提出了GNSS基准站调制季节性信号的均方根信息滤波(square root information filt... GNSS站坐标时间序列中的季节性信号常用固定振幅与相位的谐波函数建模,但实际上季节性信号的振幅和相位是时变的,具有调制性.为了准确提取季节性形变,本文提出了GNSS基准站调制季节性信号的均方根信息滤波(square root information filter, SRIF)估计方法.以GNSS基准站高程方向的坐标时间序列为研究对象,通过调整季节性信号的过程噪声标准差,实现了调制季节性信号估计;通过分析对比SRIF与Hector软件按不同方式对季节性信号建模得到的残差序列频谱图,确定了SRIF周年信号过程噪声标准差的经验值为0.01 mm;同时统计了两种季节性信号建模方式下估计的线性速度,发现高程方向上速度估值差异最大可达0.34 mm/a,说明估计调制季节性信号对准确提取线性速度,对建立更高精度的地球参考框架具有重要意义. 展开更多
关键词 GNSS站坐标时间序列 均方根信息滤波(SRIF) 过程噪声标准差 调制季节性信号
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基于PPS测量的GNSS时差监测评估方法
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作者 王宇谱 刘经南 +4 位作者 胡彩波 赵鹤 刘峰宇 李锡瑞 郭思远 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第12期2418-2427,共10页
实时确定并获取不同的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)时间基准之间的时间偏差,是多系统联合导航、定位与授时的基础。为提高GNSS时差监测精度,并改善现有模型中时延修正不完全等问题,提出一种基于标准秒脉... 实时确定并获取不同的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)时间基准之间的时间偏差,是多系统联合导航、定位与授时的基础。为提高GNSS时差监测精度,并改善现有模型中时延修正不完全等问题,提出一种基于标准秒脉冲(pulse per second,PPS)信号测量的GNSS时差监测方法,并设计了针对时差序列的评估分析策略。首先,通过高性能设备搭建时差监测硬件平台,对时差监测链路进行精确校准与修正;其次,利用空间信号与地面时频源信号的闭合监测,进一步消除未完全补偿的系统误差;最后,基于相应的数据处理方法开展时差计算,实现实时、高精度的GNSS时差监测。此外,构建了同时考虑时差数据的时频特性与精度特性的评估策略,从而更全面地分析时差监测结果的性能。时差监测及其分析结果表明,改进的PPS方法得到的北斗时(BeiDou time,BDT)与其他GNSS时间基准之间的时差测量不确定度优于3 ns,其精度较单点定位方法获得的时差平均提升约4倍。所提时差评估策略能够顾及时差结果的时频特性、精度特性,实现更为全面系统评估分析,BDT与其他GNSS时间基准保持了较好的一致性。 展开更多
关键词 GNSS 时间偏差监测 秒脉冲 误差改正 时差评估
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基于Adam梯度下降的GNSS载波多路径建模方法
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作者 刘程毅 王凯 +2 位作者 陈雷 彭盼 胡志刚 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第12期2460-2471,共12页
基于空间域网格多路径建模方法可显著消除多路径误差对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)精密定位的影响,但在求解网格参数时往往存在约束条件与其先验方差不相符的问题,且测站环境越复杂,其网格分辨率要求越... 基于空间域网格多路径建模方法可显著消除多路径误差对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)精密定位的影响,但在求解网格参数时往往存在约束条件与其先验方差不相符的问题,且测站环境越复杂,其网格分辨率要求越高,造成求解参数数量呈指数增长,解算效率将显著下降。针对静态测站多路径的空间分布特性,提出了一种基于改进自适应矩估计(adaptive moment estimation,Adam)梯度下降的GNSS网格多路径建模方法,无需对网格参数进行先验约束,可大幅缩短高空间分辨率模型的计算时间,提升建模效率。复杂环境多路径实验结果表明,将空间格网分辨率从2°提升到0.05°,解算参数陡增1556倍,但其计算耗时仅增加了0.27倍;多路径拟合精度从73.93%提升至82.89%;平面和高程定位精度分别从71.6%、72.4%提高到80.9%、82.0%。全球定位系统L1和北斗卫星导航系统B1C互操作信号多路径实验结果表明,同频率信号多路径在空间分布上具有一致性,对复杂环境下利用互操作信号联合进行多路径高精度建模具有参考意义。 展开更多
关键词 北斗卫星导航系统 时间空间重复性 自适应矩估计 恒星日滤波 多路径半天球格网点模型
原文传递
地基GNSS实时FY-4A分层水汽校正
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作者 陈新欣 张卫星 楼益栋 《导航定位学报》 北大核心 2025年第2期66-76,共11页
为了进一步充分利用风云四号A星(FY-4A)水汽产品高空间分辨率和垂直分层信息,提出一种地基全球卫星导航系统(GNSS)实时FY-4A分层水汽校正方法:结合GNSS水汽产品精度高、不受天气影响的优点,提出使用支持向量回归(SVR)方法,利用GNSS水汽... 为了进一步充分利用风云四号A星(FY-4A)水汽产品高空间分辨率和垂直分层信息,提出一种地基全球卫星导航系统(GNSS)实时FY-4A分层水汽校正方法:结合GNSS水汽产品精度高、不受天气影响的优点,提出使用支持向量回归(SVR)方法,利用GNSS水汽数据对河南省2021年7月13日至25日的FY-4A大气水汽总量及分层水汽含量实时产品进行校正。结果表明,在正常天气和多云天气下,校正后的产品在整层水汽,即大气可降水量(PWV)方面的精度较FY-4A产品可分别提升15.58%和15.33%;分层水汽(LPW)校正产品在各高度层也有不同程度的精度提升,最高可达12%;同时,SVR模型在填补FY-4A数据空白区域方面,展现出预测精度和稳定性,可有效提高FY-4A实时分层水汽产品的精度,优于传统的线性插值方法,能够为大气水汽数据的多源融合提供参考。 展开更多
关键词 水汽融合 风云4号A星(FY-4A) 支持向量回归(SVR) 分层水汽(LPW)
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