基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计

该文针对传统对流层延迟模型和射线描迹法在估计对流层延迟方面的局限性,如效率低、成本高、精度受地表参数和探空数据限制等不足,提出一种基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计方法。该方法结合中纬度大气模式气象参数公式和UNB3m气象参数模型,改进了射线描迹法中折射率剖面的计算,克服了气象数据对射线描迹法的限制。选取亚洲地区10个站点2012年的气象数据,分别采用改进射线描迹法和传统对流层延迟模型估计各个站天顶方向至 高度角区间15个方向的对流层斜延迟,并与基于探空数据获取的对流层斜延迟真值进行比较,计算结果表明该方法的估计精度优于传统对流层延迟模型,为非气象数据情况下对流层斜延迟实时估计提供了新的思路。     

基于自适应MIMO技术的深空探测对流层延迟预测

在深空探测中探测信号经过对流层延迟后在接收机端信号将出现一定程度的时延，影响探测精度。现有方法主要通过网格模型、空间模型实现时延预测，但由于区域差异导致模型准确度受限，预测精度仍有改进空间。提出了一种基于自适应多输入多输出（MIMO）信号的深空探测对流层延迟预测模型。基于单一收发天线模拟卫星信号MIMO传输方式，然后构建自适应卡尔曼滤波器，通过自适应调整MIMO信号分量权重系数的方法选取最优传输路径以实现对流层延迟量的预测。参与测量的卫星数目为4颗，在不同信噪比以及改变MIMO通道数目情况下开展实验，研究自适应MIMO模型的准确度和实际测量误差。实验结果表明，新方法相对于GPT2模型、GPT2w模型以及实时导航定位中常用的UNB3模型、EGNOS模型的预测精度有较大提高。     

对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计

对流层斜延迟是对流层散射双向时间比对中一个重要误差源,该文提出一种对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计方法。通过GPT2w模型计算测站气象数据,克服对流层斜延迟估计中对实时气象数据的依赖。针对Hopfield模型中固定的对流层散射顶层高,利用几何方法计算动态对流层散射顶层高,以解决对流层散射双向比对的实际应用问题。选取日本地区3个测站,两两进行比对,在验证Hopfield模型精度后,计算3组比对站在不同入射角和不同时间的对流层斜延迟。计算结果表明,对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟呈现出随比对距离增大而增大,随入射角增大而减小的特性,并且四季变化特性也比较明显。3个比对站的对流层散射斜延迟10~35 m之间,经比对抵消90%后的时间延迟为3.5~11.8 ns。     

一种对流层散射通信斜延迟估计方法

为实现对流层散射通信的实时性,针对散射通信延迟估计问题,提出了一种不事先进行信道测量的对流层通信延迟计算方法。首先利用全球压力和温度2（GPT2）模型计算气象数据,然后采用射线描迹法对大气层分层并积分求和,最后计算出对流层散射通信延迟。采用与射线描迹法相结合的方法,摆脱了射线描迹法对探空数据的依赖。最后选取我国三个典型测量站数据进行算例分析,计算结果与我国对流层延迟实际分布特征相吻合,为研究在不事先进行信道测量的情况下计算对流层散射通信延迟量提供了一种新思路。     

基于济南地区的对流层湿延迟模型对比研究

为提高济南地区对流层路径湿延迟测量精度,改善此地区大气折射修正误差,进一步提高该地区导航、定位、测控雷达等无线电测控系统的精度和性能,文中以济南站全球电信系统（Global Telecommunications System,GTS）探空数据计算的天顶湿延迟、斜路径湿延迟为比较基准,比较分析了利用Marcor技术、Hopfield模型、Ifadis模型所得到的对流层天顶湿延迟和斜路径湿延迟.比较结果表明:利用Marcor技术所得到的天顶湿延迟和斜路径湿延迟比其他模型得到的精度高,且仰角越低,斜路径湿延迟相对精度越高.这表明Marcor技术在济南地区具有很强的适用性,是获取高精度对流层湿延迟有效手段之一,有望逐步取代气象探空技术在工程中应用.     

低仰角对流层散射斜延迟实时估计方法

针对缺乏气象数据情况下低仰角对流层散射斜延迟的实时估计问题,该文提出一种基于射线描迹的对流层斜延迟估计方法。该算法利用UNB3m模型获取大气气象参数,建立了对流层大气折射率剖面模型,克服了气象数据对射线描迹法中折射率计算的限制。选取亚洲地区8个国际GNSS服务(International GNSS Service, IGS)测站2012年的实测气象数据,计算对流层大气折射率剖面,验证了对流层延迟模型的精度小于25 mm;选取基线距离适宜的3个测站分成3组散射通信比对站,利用射线描迹法计算了其在0--5 入射角下全年的斜延迟,计算结果表明：3组比对站最大单向传输斜延迟为22.38-- 48.37 m;在进行双向时间比对相互抵消95%的情况下,时间延迟为3.73 --8.07 ns。     

三种全球对流层改正模型特性分析

使用对流层改正模型进行GPS对流层延迟改正是目前常用的方法。本文介绍了适用于全球范围的三种对流层延迟改正模型：WAAS模型。EGNOS模型和UNB3模型。对三种模型的建立方法与模型参数进行了介绍与分析．并通过数据分析．比较了三种模型受高度角、时间,纬度因素影响的不同特性．根据各模型的特性分析结论,指导具体工程应用中对流层模型的选择使用．具有实际工程意义。     

低仰角下对流层散射斜延迟估计方法

对流层斜延迟是对流层散射双向时间比对系统的主要误差来源,目前尚未有对系统中对流层斜延迟进行精确估计的模型。为精确估计斜延迟,引入电磁波射线描迹法,并利用Hopfield天顶延迟模型中折射率计算方案改进描迹法,以克服该方法对探空数据的依赖。首先,根据北纬35 ~37范围内的3个测站2010~2012年的实测气象数据和天顶延迟数据,验证 模型精度范围小于35 mm;然后,将3个测站按相互基线距离的不同分为3组比对站,利用改进后的模型结合2012年的气象数据,计算了在0~5入射角下,一年的斜延迟,并得出最大斜延迟对应的年积日和入射角。计算结果表明,3组比对站的最大单向斜延迟为24.94~45.37 m。在双向比对抵消90%的情况下,时间延迟为3.1~5.7 ns;相互抵消95%时,时间延迟为1.5~2.9 ns。     

基矛MATLAB GUI的水汽自动处理系统的设计与实现

在利用GAMIT软件解算得出对流层总延迟ZTD的基础上．通过MATIABGUI各控件的布局设计及其回调函数的编写,利用MATLAB的图形用户开发环境（GUIDE）设计实现了水汽自动处理系统。本系统具有气象数据查询,日期与年积日转换,利用GPS气象数据及探空气象数据计算水汽总量及水汽变化分析等功能．可避免使用复杂的程序运算得出天顶静力学延迟ZHD,天顶湿延迟ZWD等气象要素。同时具有界面友好,操作简单,可移植性强等特点,为使用者提供了方便的,可视化的气象数据查询及水汽总量计算方法,具有良好的实际应用价值。     

低仰角对流层折射修正快速算法

大气的折射效应引起电波传播延迟和路径弯曲,测量数据对流层修正的精度直接影响到飞行目标轨（弹）道确定的精度。考虑到对流层折射修正的精度和效率以及5°以下低仰角数据传统修正方法具有较大的误差,通常不对测量数据进行实时对流层折射修正,这使得实时定位的精度受到较大影响。研究设计了一种能够应用于实时数据处理快速有效的对流层折射修正迭代算法。经大量外场实测数据验证,该算法能够有效地消除低仰角对流层折射偏差,对高仰角测量数据的对流层折射修正亦具有较高的精度。     

基于交叉点数据和三维非参数模型的雷达高度计海况偏差估计方法

海况偏差(Sea State Bias, SSB)是雷达高度计测量海面高度的重要误差源。目前,业务化运行的雷达高度计的海况偏差校正都是采用基于风速(U)和有效波高(SWH)的2维经验模型方法,其海况偏差校正不确定度约为2 cm。该文提出一种基于交叉点数据和3维非参数模型的海况偏差估计方法,该方法利用星下交叉点数据,采用基于U, SWH以及平均波周期(MWP)的3维非参数模型进行海况偏差估计。该文利用这种估计方法对Jason-2卫星雷达高度计2009~2011年3年的数据进行了处理,将处理结果与Jason-2卫星高度计的地球物理数据集(Geophysical Data Records, GDR)中的海况偏差校正项进行对比,结果表明该文提出的海况偏差估计方法平均能降低1.64 cm2的交叉点海面高度不符值的方差和0.92 cm2的沿轨海面高度异常值的方差,分别对应于1.28 cm和0.96 cm的均方根(RMS)海面高度,这对于提高高度计数据产品的精度具有重要意义。     

GPS/BDS实时精密单点定位技术实现

为给各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时等服务，设计了一款基于 ARM+FPGA 的 GPS/BDS 双模双频接收机，嵌入基于 GPS/BDS 双系统的实时精密单点定位软件。 简单介绍了接收机的硬件设计中的电源和射频模块，针对实时改正数差分龄期过大和 IODE 与广播星历不匹配造成实时 PPP 定位中断的问题，给出了相应解决办法。最后通过对实时 GPS/BDS 组合 PPP 长时间测试表明：静态条件下，水平方向偏差 RMS 为 2.1cm，高程方向偏差 RMS 值为 3.6cm；动态条件下，水平方向偏差 RMS 值为 12.6cm，高程方向偏差 RMS 值为 14.7cm。     

一种蒸发波导的集合诊断方法及其数值预报应用

基于Babin模型并分析了海上蒸发波导对气象输入参数的敏感性,引入数值天气预报中集合预报的思路,提出了一种新的蒸发波导诊断方法——集合诊断方法（Babin_Ens法）.运用它对中国近海4个岛屿站点的实测数据进行了波导诊断结果的对比验证,发现：与Babin模型（Babin法）相比,Babin_Ens法使波导高度与强度偏差的平均改进率分别达到了23.49%与19.29%.进一步尝试运用Babin_Ens法对WRF（Weather Research and Forecasting）模式的预报信息进行了蒸发波导的数值预报,波导高度与强度预报偏差的平均改进率分别提高了14.01%和16.92%.研究表明,集合诊断可以显著地提高波导信息的诊断准确度,是一种改进蒸发波导诊断准确度的可行途径.     

利用境内气象站观测数据的激光测高仪大气延迟改进算法

由大气层折射率分布不均匀引起的大气折射延迟是星载激光测高仪测距误差的主要来源之一,其主要受地表气压的影响。目前计算地表气压方法仅有美国GLAS系统使用的基于NCEP气象数据和时间空间的内插方法,GLAS系统观测相对平坦的南北极冰盖区域的精度足够,但观测地表起伏复杂的陆地目标的精度较低。文中利用国内气象站的观测数据,基于改进的反距离加权内插算法对大气折射延迟修正方法进行改进,并与传统GLAS方法的修正结果进行精度对比。在高原地区以及高纬度地区,采用国内气象数据和新的内插算法可以将修正残差由超过2 cm降低至小于0.5 cm,相对GLAS系统整体15 cm的测量精度,相当于整体精度提高10%,对于未来国产卫星激光测高仪测量精度的提高将有一定参考价值。     

Prospective motion correction of X-ray images for coronary interventions

A method for prospective motion correction of X-ray imaging of the heart is presented. A 3D + t coronary model is reconstructed from a biplane coronary angiogram obtained during free breathing. The deformation field is parameterized by cardiac and respiratory phase, which enables the estimation of the state of the arteries at any phase of the cardiac-respiratory cycle. The motion of the three-dimensional (3-D) coronary model is projected onto the image planes and used to compute a dewarping function for motion correcting the images. The use of a 3-D coronary model facilitates motion correction of images acquired with the X-ray system at arbitrary orientations. The performance of the algorithm was measured by tracking the motion of selected left coronary landmarks using a template matching cross-correlation. In three patients, we motion corrected the same images used to construct their 3D + t coronary model. In this best case scenario, the algorithm reduced the motion of the landmarks by 84%-85%, from mean RMS displacements of 12.8-14.6 pixels to 2.1-2.2 pixels. Prospective motion correction was tested in five patients by building the coronary model from one dataset, and correcting a second dataset. The patient's cardiac and respiratory phase are monitored and used to calculate the appropriate correction parameters. The results showed a 48%-63% reduction in the motion of the landmarks, from a mean RMS displacement of 11.5-13.6 pixels to 4.4-7.1 pixels.     

地基微波辐射计探测低层大气参数研究

基于地基微波辐射计扫频和扫角的通道选取方法,利用青岛气象站2005～2013 年探空数据结合BP神经网络训练数据来反演低层大气参数。将反演得到的低层大气参数与实际探空廓线对比,得到反演的均方根误差小于0.8K。在此基础上,联合辐射计测量参数提出了低层大气参数反演新模式的初步构架,为实时探测低层大气参数提供了更为合理的依据和方法。     

热传递对异面腔四频差动激光陀螺温度漂移补偿的影响

为了减小四频激光陀螺零漂的温度敏感性,对数学补偿模型和安装结构热设计进行了研究。通过高低温实验研究了四频激光陀螺零漂与温度的关系。第一次采用普通铜支架将四频激光陀螺固定在屏蔽盒内,由于两放电支路的温度变化不对称,温度变化率是数学补偿模型的显著项。第二次设计了专用铜支架,使两放电支路的温度对称地变化,因而温度变化率在数学补偿模型中的重要性大大降低。改进支架之后,补偿后的零漂残差从0.018 Hz降低到0.01 Hz,即便采用温度多项式补偿模型也能达到0.012 Hz。这些结果表明:在设计四频激光陀螺系统时,安装结构热设计能够提高数学模型补偿的效果,温度补偿是提高四频激光陀螺的精度的有效方法,在-40~60℃温度范围内补偿后的百秒标准差达到0.013/（（）h）。     

基于集成学习的FY-4A/GIIRS红外通道亮温偏差订正研究

资料变分同化方法基于观测误差无偏的假设,故偏差订正是卫星资料质量控制的重要环节之一。开展了基于集成学习的风云四号A 星(Feng-Yun 4A, FY-4A)干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder, GIIRS)中波红外通道亮温偏差订正研究。将随机森林、极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)、Decision Tree和Extra Tree作为集成学习的基础模型。在优化基础模型的超参数后,采用广义误差极小化方法集成基础模型回归结果。基于台风“利奇马”期间的加密晴空视场点资料,对比了集成学习、基础模型和离线法的GIIRS通道亮温偏差订正效果。试验结果表明,本文所采用的订正方法均取得了好的结果。在所有方法中,集成学习的订正效果最佳。在气团预报因子中,地理(经度和纬度)信息对基础模型贡献率较大。本文方法可推广至其他资料的偏差或误差订正。