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BDS对天津不同强度降雨的响应研究

导航定位学报 2024年

作者：时赛男王潜心中国矿业大学环境与测绘学院

为了进一步提升全球卫星导航系统（GNSS）探测大气水汽信息进行短临极端天气预警预报的精度，进行北斗卫星导航系统（BDS）对天津不同强度降雨的响应研究：选取天津市多个连续运行参考站（CORS），基于天津市2023年8月1日至23日发生的... 详细信息

为了进一步提升全球卫星导航系统（GNSS）探测大气水汽信息进行短临极端天气预警预报的精度，进行北斗卫星导航系统（BDS）对天津不同强度降雨的响应研究：选取天津市多个连续运行参考站（CORS），基于天津市2023年8月1日至23日发生的多次降雨，使用北斗卫星导航系统（BDS）数据反演大气可降水量（PWV）；并研究其对不同强度降雨的响应机制。结果表明，以第五代大气再分析数据集（ERA5）探测的PWV作为参考值，BDS PWV的标准差（STD）和均方根（RMS）误差均小于2.86 mm，其精度与全球定位系统（GPS）反演的PWV相当；不同强度降雨发生前，PWV均快速陡增且其增量与降雨强度呈正相关；利用PWV的持续增加时间阈值10 h与其增量阈值20 mm，可对天津市不同强度降雨实现有效预测，对强降水尤其极端强降水事件的预警具有重要意义。

关键词：北斗卫星导航系统(BDS) 天津连续运行参考站(CORS) 天顶总延迟(ZTD) 大气可降水量(PWV) 降雨量

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BDS对天津不同强度降雨的响应研究

导航定位学报 2024年第5期12卷 106-114页

作者：时赛男王潜心中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

为了进一步提升全球卫星导航系统(GNSS)探测大气水汽信息进行短临极端天气预警预报的精度,进行北斗卫星导航系统(BDS)对天津不同强度降雨的响应研究:选取天津市多个连续运行参考站(CORS),基于天津市2023年8月1日至23日发生的多次降雨,... 详细信息

为了进一步提升全球卫星导航系统(GNSS)探测大气水汽信息进行短临极端天气预警预报的精度,进行北斗卫星导航系统(BDS)对天津不同强度降雨的响应研究:选取天津市多个连续运行参考站(CORS),基于天津市2023年8月1日至23日发生的多次降雨,使用北斗卫星导航系统(BDS)数据反演大气可降水量(PWV);并研究其对不同强度降雨的响应机制。结果表明,以第五代大气再分析数据集(ERA5)探测的PWV作为参考值,BDS PWV的标准差(STD)和均方根(RMS)误差均小于2.86 mm,其精度与全球定位系统(GPS)反演的PWV相当;不同强度降雨发生前,PWV均快速陡增且其增量与降雨强度呈正相关;利用PWV的持续增加时间阈值10 h与其增量阈值20 mm,可对天津市不同强度降雨实现有效预测,对强降水尤其极端强降水事件的预警具有重要意义。

关键词：北斗卫星导航系统(BDS) 天津连续运行参考站(CORS) 天顶总延迟(ZTD) 大气可降水量(PWV) 降雨量

基于ROTI和AATR的测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁准确性分析

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测绘学报 2024年第7期53卷 1251-1264页

作者：赵东升张雪礼崔双雷王潜心李冠青李龙江李宸栋张克非中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 国家空间科学数据中心北京101407 浙江师范大学浙江金华321004

当前,第25个太阳周期已进入强活跃时期,能引发大量电离层不规则体,进而对使得穿行其中的GNSS信号产生电离层闪烁。这已成为影响GNSS全球稳定导航定位服务的重要干扰源。对全球电离层闪烁进行广泛且全面的监测是消除闪烁对GNSS干扰的重... 详细信息

当前,第25个太阳周期已进入强活跃时期,能引发大量电离层不规则体,进而对使得穿行其中的GNSS信号产生电离层闪烁。这已成为影响GNSS全球稳定导航定位服务的重要干扰源。对全球电离层闪烁进行广泛且全面的监测是消除闪烁对GNSS干扰的重要前提,然而传统电离层闪烁监测接收机(ISMR)分布有限,无法满足闪烁全球监测需求;测地型接收机分布广泛,但从其低采样数据中提取的闪烁因子缺乏新太阳周期长时序监测数据验证,导致其闪烁监测可靠性存疑。为此,本文基于近3 a新太阳周期测地型接收机数据,以ISMR提供的闪烁因子为参考,从代表性空间天气事件闪烁响应、日闪烁发生率、闪烁持续时间概率分布、闪烁日发生规律及其随极昼、极夜、地磁指数的特征变化等方面,对比研究了两种测地型接收机电离层闪烁因子(即电离层总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR)监测北极高纬度区域电离层闪烁的准确性,并给出了ROTI和AATR在高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值。结果表明,ROTI和AATR均能较为准确探测到地磁扰动、太阳活动等因素驱动的区域电离层闪烁,并能有效表征电离层闪烁统计学上的日变化规律,但两种闪烁因子不能准确区分闪烁和电离层电子密度梯度变化,导致在电子密度梯度变化剧烈期间存在较高虚警。该研究成果可为准确选择区域电离层闪烁监测因子提供指导。

关键词： GNSS 电离层闪烁相位闪烁因子测地型接收机

融合GF-2与开放地图数据的城市绿地精细化分类研究

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资源开发与市场 2024年第3期40卷 321-329页

作者：黄芳曹芳洁王潜心中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

城市绿地是城市生态效益的重要载体,高精度的绿地目标检测与属性分类为优化城市生态空间结构、维护城市生态平衡以及建设“碳中和”城市提供基础数据支撑。通过改进经典U-Net算法,进行GF-2多光谱遥感影像图像分类;同时,基于景观生态学理... 详细信息

城市绿地是城市生态效益的重要载体,高精度的绿地目标检测与属性分类为优化城市生态空间结构、维护城市生态平衡以及建设“碳中和”城市提供基础数据支撑。通过改进经典U-Net算法,进行GF-2多光谱遥感影像图像分类;同时,基于景观生态学理论,采用POI和OSM为代表的开放地图数据,对绿地斑块进行多维度精细化分类;进一步选择深圳市福田区与罗湖区交界处的矩形区域为样本进行验证。结果表明:所提出的ASPP+SFAM融合U-Net网络模型与U-Net和U-Net3+模型相比,所识别的城市绿地边界和真实城市绿地边界更吻合。所提出的模型的总体分类精度为90.87%,比U-Net和U-Net3+模型分别提高了11.13%和7.39%。同时,针对遥感影像纹理特征无法直接进行小区域城市绿地社会属性分类的问题,利用POI数据包含的属性信息、城市绿地与OSM道路网的拓扑关系以及景观形态指数,最终实现功能分类、类型特征、服务范围和形态特征4个维度的城市绿地的精细化分类。

关键词：城市绿地分类 U-Net网络兴趣点开放街道数据

混合构型低轨卫星增强GPS精密单点定位性能分析

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大地测量与地球动力学 2024年第3期44卷 246-250页

作者：薛丽娟王潜心赵东升李萌萌张涵吴志远中国矿业大学环境与测绘学院江苏省徐州市221116

低轨卫星具有信号强度高、运动速度快的特点,引入低轨卫星可改善矿区、城市、峡谷等复杂环境下GNSS接收机观测数据质量差、定位精度较低的问题。采用混合构型低轨星座进行定位增强,利用仿真低轨卫星数据对不同数量、不同构型的低轨卫星... 详细信息

低轨卫星具有信号强度高、运动速度快的特点,引入低轨卫星可改善矿区、城市、峡谷等复杂环境下GNSS接收机观测数据质量差、定位精度较低的问题。采用混合构型低轨星座进行定位增强,利用仿真低轨卫星数据对不同数量、不同构型的低轨卫星在不同截止高度角情况下增强GPS PPP性能进行分析。结果表明:(1)GPS联合LEO定位可以显著增加可见卫星数,降低PDOP值。(2)在截止高度角为30°时,低轨卫星可显著提高GPS定位性能,改善定位精度并减少收敛时间。其中,主子星座(96+9)联合GPS定位与同卫星数低轨卫星相比,在提升子星座覆盖区域测站(HKSL)N、U方向定位精度及减少收敛时间方面效果更好。

关键词： LEO 主子星座 PPP

一种基于DOP值的GNSS超快速观测轨道精化模型

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武汉大学学报（信息科学版） 2020年第1期45卷 28-37页

作者：胡超王潜心毛亚中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)超快速轨道作为实时或近实时定位的重要参数,其精度与时效性是亟待解决的关键问题。针对超快速轨道观测后期精度降低的现象,提出了一种基于轨道参数精度衰减因子(dilution of... 详细信息

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)超快速轨道作为实时或近实时定位的重要参数,其精度与时效性是亟待解决的关键问题。针对超快速轨道观测后期精度降低的现象,提出了一种基于轨道参数精度衰减因子(dilution of precision,DOP)的定轨精化模型。首先,基于定轨观测数据,利用赤池信息准则对DOP值预报模型进行构建与优选;然后,以DOP值为自变量建立其与轨道状态参数之间的函数模型;最后,将高精度预报的DOP值回代入函数模型实现观测后期轨道精度的提升。为验证轨道精化模型,分别对观测数据长度和函数模型进行分析,结果表明,基于1 d的观测数据进行轨道模型精化最优,且不同函数模型无明显差异。基于连续10 d的多系统超快速轨道实验表明,超快速轨道观测后期精化模型可提升轨道精度12.4%~22.0%。因此,该模型可实现对超快速观测轨道精化,对分析中心超快速轨道的改善具有重要意义。

关键词：精度衰减因子超快速观测轨道轨道精度精化模型

自适应换站算法及其在长距离机载GPS动态相对定位中的应用

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测绘学报 2011年第4期40卷 429-434页

作者：王潜心徐天河许国昌中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 西安测绘研究所陕西西安710054 德国地学研究中心德国波茨坦14473

提出采用"自适应换站"法来解决单基线处理模式难以满足长距离动态定位的问题。该方法的主要思想是:整个解算过程始终保持单基线的动态定位模式,当发现流动站与原参考站间的距离大于流动站与其他参考站间的距离时,自动更换周围最近的参... 详细信息

提出采用"自适应换站"法来解决单基线处理模式难以满足长距离动态定位的问题。该方法的主要思想是:整个解算过程始终保持单基线的动态定位模式,当发现流动站与原参考站间的距离大于流动站与其他参考站间的距离时,自动更换周围最近的参考站作为新参考站;对换站前后的数据设置一定时间的重叠段,利用等价消参法将换站前后的数据进行严格的自适应融合,以保持整个解算过程的连续性。通过对实测机载数据的解算,证明该方法不仅可以克服因载体飞行距离过远而导致的定位精度下降,而且能够避免因换站所引起的前后解的不连续,计算结果表明该方法的定位精度约为2 cm。

关键词：单基线动态相对定位等价消参双差模糊度

利用中心差分法进行GPS定速时最佳点数的选取

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武汉大学学报（信息科学版） 2012年第3期37卷 265-268,353页

作者：王潜心徐天河龚佑兴中南大学地球科学与信息物理学院长沙市麓山南路932号410083 中国测绘科学研究院北京市莲花池西路28号100830 西安测绘研究所西安市雁塔中路1号710054 国防科学技术大学指挥军官基础教育学院长沙市德雅路47号410072

分析了利用中心差分法进行GPS定速时的主要误差来源,证明了当数据采样率一定时,增加中心差分法的点数可减少微分过程中的截断误差,但同时会放大导出相位率的观测误差,得出中心差分法的最佳点数应使这两种误差之和最小的结论。实验结果表... 详细信息

分析了利用中心差分法进行GPS定速时的主要误差来源,证明了当数据采样率一定时,增加中心差分法的点数可减少微分过程中的截断误差,但同时会放大导出相位率的观测误差,得出中心差分法的最佳点数应使这两种误差之和最小的结论。实验结果表明,当数据采样间隔为1s、载体平均速度和加速度为20m.s-1和0.2m.s-2时,9个点的中心差分法定速精度最高。

关键词： GPS定速中心差分法截断误差误差传播

顾及载体航向约束的单站BDS-3相位测速模型

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测绘学报 2023年第6期52卷 871-883页

作者：王潜心胡超王泽杰中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 安徽理工大学空间信息与测绘工程学院安徽淮南232001

速度是载体运动状态的重要表征,高精度定速能力是BDS-3系统高性能服务的重要体现。针对传统单站历元间相位差分模型易受误差积累与观测环境影响等问题,本文提出了顾及载体航向约束的单站BDS-3相位测速模型。首先,在传统BDS-3历元间相位... 详细信息

速度是载体运动状态的重要表征,高精度定速能力是BDS-3系统高性能服务的重要体现。针对传统单站历元间相位差分模型易受误差积累与观测环境影响等问题,本文提出了顾及载体航向约束的单站BDS-3相位测速模型。首先,在传统BDS-3历元间相位差分方程矢量分解的基础上,构建载体位移增量微分表达式,联合非差模型与微分方程综合估计载体速度;其次,利用载体水平面内位移矢量与航向角之间的相关性,建立顾及航向角约束的N与E方向位移参数约束条件;最后,综合3组独立的函数方程进行载体速度分量逐历元解算。通过静态与动态试验表明,静态条件下,BDS-3相位不同方向均可实现mm/s的测速精度,相较于传统历元间差分模型,E与N方向分别提升了62.9%和87.5%,且有效避免了水平方向测速误差的积累效应,但U方向由于缺少约束导致精度提升不显著。动态条件下,BDS-3相位测速在直线运动状态水平面内可获得mm/s级的测速精度,且E与N方向较传统历元间差分模型分别提升了35.2%和21.8%,而转向状态E、N、U方向测速精度分别为2.81、2.03和1.91 cm/s,较传统模型分别提升了41.2%、45.9%和56.2%。因此,本文提出的顾及航向约束的单站相位测速模型可有效地提升BDS-3系统测速性能。

关键词： BDS-3 相位测速航向约束历元间差分单站测速模型