GPS地基与掩星观测结合的时变三维CIT重建公式

基于地基平行束投影定理和掩星平行束投影定理,导出了GPS地基与掩星观测结合的时变三维电离层层析重建公式,讨论了有限视角和有限接收机孔径对重建图像的影响.根据重建公式,在这些非理想条件下,对一个脉冲源函数进行了CT重建.重建结果的比较表明,结合GPS地基与掩星观测数据进行重建,电子密度整体图像的重建质量特别是其垂直结构的重建质量得到明显改善,表明结合GPS地基与掩星观测数据重建电离层电子密度的时变三维电离层层析是可行的.     

基于GPS掩星观测的全球偶发E形态学研究

利用COSMIC和GRACE系统提供的2009年12月至2010年2月(南半球夏季)、2010年6月至8月(北半球夏季)的GPS掩星观测数据,通过分析电离E层高度范围内C/A码信噪比扰动情况,研究偶发E随地理位置、高度和地方时变化的月平均特征,研究结果表明,较强的信噪比扰动主要出现在距地面90～110 km高度范围;在南纬、北纬15°～45°,信噪比扰动有明显的半日变化;在南纬15°至北纬15°,信噪比扰动以周日变化为主.统计结果与已知的全球偶发E形态学特征较一致,说明利用GPS掩星观测技术可以有效地监测全球偶发E的形态学特征.     

基于GPS掩星观测的全球扩展F形态学研究

为研究全球扩展F的形态学特征,利用COSMIC系统提供的2009年12月至2010年12月的GPS掩星观测数据,通过分析电离层F层高度范围内C/A码信噪比扰动情况,研究结果表明:2010年春季(3月、4月和5月)和秋季(9月、10月和11月)期间,存在较强信噪比扰动的掩星事件出现次数较多,扰动强度较大;存在较强信噪比扰...     

利用COSMIC掩星数据研究震前电离层异常

利用COSMIC掩星星座的电离层掩星数据,对2009年9月30日印尼苏门答腊南部地区发生的7.7级地震引起的电离层响应作了详细的研究.根据地震前震中区域上空附近电离层电子密度峰值的异常变化,采用人工神经网络插值技术进行可视化分析处理,通过地震前6～20 d电离层F2层电子密度峰值的对比发现,震前5 d内震中区域上空的电离层F2层电子密度峰值出现明显的负异常现象,可排除太阳活动和地磁活动等影响的干扰,这种电离层异常现象的发生,极有可能是由即将发生的地震所引起的.     

基于GPS无线电掩星观测的偶发E分布特征研究

为研究全球电离层偶发E(Es)的形态学分布特征,利用COSMIC、GRACE-A和CHAMP掩星观测数据,分析归一化信噪比扰动标准差的全球分布特征.结果表明:归一化信噪比扰动标准差集中在中低纬上空95～110km,在北半球夏季最大,南半球夏季次之,春季和秋季则明显减弱;归一化信噪比扰动标准差的夏季峰值现象十分明显,在北、南半球其最大值均出现在夏至月;南、北半球归一化信噪比扰动标准差的分布特征与地磁场强度水平分量分布特征一致.研究结果与利用其他方法获得的Es观测结果一致,说明利用GPS掩星观测技术可有效监测全球Es的分布特征.     

COSMIC与FY-3C掩星电离层反演的比较

利用基于TEC的电子密度廓线反演方法,对2014年12月31日的COSMIC和FY-3C掩星任务的电离层掩星相位数据进行处理,将反演的电子密度廓线及电离层峰值参数分别与两个掩星任务的官方产品进行比较,发现两个掩星任务的反演结果与官方产品均具有较好的一致性.其中COSMIC反演结果与CDAAC官方产品的一致性略好于FY-...     

利用FY-3C气象卫星GNSS掩星估计全球重力波变化与分析

大气重力波是地球大气层中广泛存在的重要大气动力学扰动,研究其分布和变化规律对理解大气物理、大气结构以及大气动力学等具有重要意义.传统大气重力波探测手段,如雷达和探空气球等,均存在探测时间短、有效探测高度低等缺点,全球卫星导航系统(GNSS)掩星观测具有全天候、低成本、高精度等优点,被广泛应用于地球大气探测和研究,为研究区域或全球重力波变化和活动特征提供了新的观测手段.本文利用中国第一颗搭载GNSS掩星设备气象卫星——风云3C(FY-3C)获得的掩星数据,反演得到2014年8月—2016年12月大气温度轮廓线,并首次估计重力波参数分布,分析了重力波参数的时空变化分布特征.结果表明,海陆季节性对流导致冬夏两季的重力波势能强于春秋两季,赤道对流作用导致赤道区域重力波强于两极,夏季南半球中低纬度地区重力波活动频繁,冬季北半球中低纬度区域重力波活动频繁.重力波随着高度的上升,势能逐渐下降.另外,地形是低层大气重力波的主要来源.     

用于远距离差分GPS的电离层误差分析与补偿

采用差分工作方式的全球定位系统(DGPS)有助于满足许多航空、航天的导航、进场、着陆应用中的精度要求.随着参考站到用户间距离的增大,差分GPS的定位精度很快下降。本文研究了其中一种最重要的系统误差——电离层时间滞后.首先用Bent方法和Klobuchar方法建立了电离层滞后模型,根据该模型用卫星发布的数据计算的结果与接收机的测量结果进行了比较.为远距离的差分GPS建立了一个有效的修正模型.理论分析结果表明,当参考站距用户1000km时,由电离层滞后引起的差分后定位误差可达12m,与卫星数据模拟的结果吻合.     

基于COSMIC掩星观测数据的NmF2全球分布特征研究

利用COSMIC掩星观测获得的电离层电子密度剖面数据,研究了2007-2011年的电离层F2层峰电子密度(NmF2)的全球分布特征.结果发现,赤道电离层异常因地方时和经度而变化,在LT11-LT14期间存在明显的沿经度变化的四峰结构.在北半球夏季夜间,北纬60°区域NmF2显著增强,即广义的威德尔海异常现象;在南半球夏季夜间,在威德尔海区域也出现了NmF2增强的现象.此外,与太阳活动低年相比,太阳活动增强期间的威德尔海异常区域的地理范围明显增大.     

Using the GPS observations to reconstruct the ionosphere three-dimensionally with an ionospheric data assimilation and analysis system (IDAAS)

Using an international reference ionosphere (IRI) model as a background ionosphere and applying the Kalman filter to update the state with observations, we develop an ionosphere data assimilation analysis system (IDAAS) to reconstruct a three-dimensional (3D) ionosphere with the GPS slant TEC and ionosonde data over east-south Asia. The preliminary results with the GPS data collected over east-south Asia on 30 June 2005 showed that inversed slant TEC has very good correlation with the observations both for the GPS sites being and not being involved in reconstruction. The inversed NmF2 and vertical TEC both demonstrate great improvement of agreement with those observed from ionosondes and TOPEX satellite independently.     

地震走时层析成像算法与比较

采用物理数学方法,分析推导了离散层析成像的数值算法,介绍了其中的ＢＰＴ法、ＡＲＴ法和ＳＩＲＴ法,并进行了数值模拟。结果表明：ＢＰＴ方法相对简单,但概念明确;ＡＲＴ与ＳＩＲＴ方法属于迭代算法,迭代黼不完全正比于迭代次数;但ＳＩＲＴ较ＡＲＴ方法的迭代收敛性好、收敛速度快。以ＢＰＴ方法的重建结果作为迭代方法的初值,在投影数据精确时用ＡＲＴ方法,其它情况用ＳＩＲＴ方法,均能取得较为满意的重建结果图像。     

GPS与加速度计融合桥梁变形信息提取模型研究

针对影响高精度全球定位系统(GPS)变形监测的多路径误差和观测噪声,建立基于经验模态分解的系统趋势分离与滤波去噪模型,改正GPS变形序列,构建带有正则化参数的加速度位移重构模型,分析GPS位移本征模态函数分量与加速度重构位移的相关性,通过加速度重构位移高频分量和GPS位移低频分量重构桥梁真实结构响应,达到提取桥梁变形信息的目的.模拟数据分析表明,基于经验模态分解(EMD)的滤波去噪能够有效削弱测量随机误差,不同噪声水平下,加速度重构位移信号均方根误差均小于1 mm,重构位移相似度达到98%以上.利用Wilford悬索桥实测数据进一步验证得出,提出的模型能够提高桥梁位移监测精度及可靠性,最大的桥梁变形达到2cm,提取到桥梁的振动频率为0.16,1.64,2.16及4.51Hz.     

基于微小复杂物体的三维重建算法

在Hough变换的基础上,通过对物体的多方位图像信息来计算空间中物体的像素点,并对由像素点所组成的实体模型表面进行纹理映射,以获得物体的真实三维图像.该算法简单、操作方便,具有良好的鲁棒性,所以具有一定的实用价值.     

由三维散乱点重建三角网格曲面方法的分类与评价

介绍了三维散乱点重建网格曲面的有关知识及发展现状,对现有的由三维散乱点重建三角网格曲面的典型算法分为三大类型,对这三类算法的特点加以深入地分析和比较,指出了各个算法的适用范围. 最后分析了由散乱点生成三角网格曲面中需要进一步研究和解决的问题.     

The variation of the estimated GPS instrumental bias and its possible connection with ionospheric variability

Based on the analysis of the satellite DCB data estimated by our method and the Center for Orbit Determination in Europe(CODE)from 1999 to 2011,the features of the temporal variation of differential code biases(DCB)are studied.Summarily,there are three types of variations in DCB on different time scales.The first one is the day-to-day variation that exhibits more obviously in solar maximum years.The second one is the variation with about one year periodic variation that behaves more obviously from 1999 to 2004.The last one is the monotonously descending tendency from 1999 to 2010.Considering the basic ionospheric approximation in DCB estimation method,the features of the variability of the ionospheric morphology from 1999to 2010 are also displayed based on the ionospheric characteristic parameters.It can be concluded that the day-to-day and annual variation of the estimated global positioning system(GPS).DCB is related to the ionospheric variability.The variation of DCBs on solar cycle time scale includes the real hardware DCBs and pseudo-DCBs induced by ionospheric variation.No doubt,these kinds ofpseudovariations of DCB will affect the precision of ionospheric total electron content(TEC)derived from the GPS data.In addition,this study is helpful for evaluating the influence of ionospheric weather on TEC derivation and is also useful for developing one estimation method of DCB with more stability and precision through introducing a more practical ionospheric model.     

低精度SINS初始对准/GPS双天线测向互辅算法

针对低精度捷联惯性导航系统无法实现航向角的自对准和全球定位系统双天线测向需要较长时间的初始化问题,研究了二者互相辅助的新算法．即利用SINS初始对准时的俯仰角信息和已知基线长度进行约束,通过搜索基线姿态角,在二次残差最小的条件下快速确定基线航向角,然后利用该航向角辅助SINS的快速初始对准．建立了互辅算法模型,论述了互辅原理,推导了相关公式．通过实验比较,验证了新算法的正确性及可靠性,30s内得到了0.2°的俯仰角和航向角误差,100s内实现了低精度SINS的初始对准,且算法简单,实用性强．     

电火花加工表面三维粗糙度的评定基准与评定参数

针对电火花加工表面的特征,分析目前采用切削加工表面粗糙度的评定方法来评定电火花加工表面三维粗糙度的不合理之处,提出改用实际表面算术平均偏差R_(at)和实际表面最大高度R_(yt)两个评定参数来综合评定,并给出相应的取样面积、评定面积和评定基准面及R_(at)和R_(yt)的定义.