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GPS/BDS卫星长弧段定轨技术研究与实现

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GPS/BDS卫星长弧段定轨技术研究与实现

作者：曹炳强中国测绘科学研究院

学位级别：硕士

随着GNSS卫星导航系统发展,和GNSS有关的应用广泛深入到科学领域、工程应用、交通、导航有关的位置服务中。人们对GNSS定位精度的要求也越来越高。卫星轨道的精度势必会对定位结果产生很大的影响。对于诸如变形观测等多天定位来说,在利... 详细信息

随着GNSS卫星导航系统发展,和GNSS有关的应用广泛深入到科学领域、工程应用、交通、导航有关的位置服务中。人们对GNSS定位精度的要求也越来越高。卫星轨道的精度势必会对定位结果产生很大的影响。对于诸如变形观测等多天定位来说,在利用轨道进行定位时关心位置的连续性,因此要求卫星轨迹也是连续的。如果采用单天定轨结果,由于单天解轨道存在末端效应,两端轨道误差相对较大,且各自的单天解轨道之间不连续,单天解轨道无法提供卫星精确的位置。为进一步提高轨道精度,减少轨道误差,本文采用长弧定轨方法,即将单天弧段解轨道合成多天长弧段解轨道,然后将多天长弧段解轨道的中间部分作为最终轨道的方法。轨道合成之后的得到的中间轨道比相应的单天解轨道精度更高。另一方面,国际GNSS服务提供的多模GNSS跟踪站已超过500个,兼容北斗卫星导航系统(BDS)的MGEX测站近百个。虽然卫星系统发展促使全球不断加强GNSS基准站建设,但是一定规模及分布合理的测站即可满足各种位置服务,测站太多反而会加重计算机负担,降低计算效率。同时,BDS系统有MEO/IGSO/GEO三种不同轨道卫星,测站全球分布不太合理,导致北斗定轨精度较差。如何在现有的测站基础上,提高BDS的定轨精度是关键。论文针对上述问题,在多天长弧段提高卫星定轨精度方面进行了研究,主要研究内容和创新点为:1)分析了广播星历和精密星历的卫星轨道拟合精度,尤其是BDS卫星轨道拟合精度,并用实例分析了初始轨道信息对卫星精密定轨的影响。2)分析了地面观测站的数量及测站分布对GPS/BDS卫星定轨精度影响,提出了一种定量选取基准站的方法与测站分布均衡性评价标准,并编制了基准站选取软件。通过不同地面站数量和分布选取方法对比,提出的定量选取方法的计算效率和精度都优于传统的GNSS各种地面站选取方法,同时也验证了测站分布均横性评价标准的可靠性。3)研究了卫星长弧段定轨模型,分析了不同区域和不同天长弧段两种策略对GPS定轨精度的影响,并研究了双向卡尔曼滤波进行长弧段定轨方法,并与单向卡尔曼滤波定轨结果进行了比较,分析了其优越性。4)实现了BDS卫星长弧段定轨,针对BDS三种不同轨道卫星,分析了不同解算策略对BDS卫星定轨精度影响。

关键词： GPS/BDS 长弧段卫星定轨测站分布

海潮模型对连续跟踪参考站数据解算的影响——以福建省为例

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测绘科学 2015年第12期40卷 108-111页

作者：曹炳强成英燕许长辉中国测绘科学研究院北京100830

针对在近海或海洋区域进行高精度全球定位系统测量中海潮负荷的影响,该文通过GAMIT对福建省的连续跟踪参考站数据进行了解算,并对解算结果进行了进一步的探讨。结果表明,海潮负荷对近海的连续跟踪参考站的影响在U方向上能达到亚毫米级,... 详细信息

针对在近海或海洋区域进行高精度全球定位系统测量中海潮负荷的影响,该文通过GAMIT对福建省的连续跟踪参考站数据进行了解算,并对解算结果进行了进一步的探讨。结果表明,海潮负荷对近海的连续跟踪参考站的影响在U方向上能达到亚毫米级,而且与测站与海的距离、基线的长度,以及基准站的选择都有一定的关系。在解算福建省的连续跟踪参考站数据时,海潮负荷的影响是可以忽略的,均可满足大多数的工程需要。对于如何更好地消除海潮负荷的影响,以满足更高精度的要求,还值得进一步的探讨。

关键词： GAMIT 连续跟踪参考站海潮负荷基线

ITRF 2008与ITRF 2014的差异对GNSS数据处理的影响

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测绘科学 2017年第12期42卷 20-24页

作者：姚向东成英燕王虎曹炳强王福丽山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 中国测绘科学研究院北京100830 北京市地质工程勘察院北京100048 青岛理工大学琴岛学院山东青岛266106

针对全球导航卫星系统(GNSS)数据处理过程中旧的ITRF 2008参考框架现势性不足及新的ITRF2014框架在数据的数量与质量、参数模型、测站的分布合理性上均有提高等状况,该文以陆态网的最近两年的观测数据为例,对比分析了ITRF2008和ITRF201... 详细信息

针对全球导航卫星系统(GNSS)数据处理过程中旧的ITRF 2008参考框架现势性不足及新的ITRF2014框架在数据的数量与质量、参数模型、测站的分布合理性上均有提高等状况,该文以陆态网的最近两年的观测数据为例,对比分析了ITRF2008和ITRF2014框架下各测站的坐标、基线长度、水平速度场的差异,以期为当前高精度GNSS数据处理提供参考。实验表明:两个框架下的成果经基准转换后,测站在X、Y、Z方向的差异均为毫米级;基线差异平均在1 mm以内;水平速度场差值的最大值为5.75(mm·a^(-1)),最小值为-4.88(mm·a^(-1)),平均值为-0.45(mm·a^(-1)),方向上差值的平均值为0.02rad。目前两个框架的差异对一般工程应用基本上可以忽略,但对地震监测的陆态网来说,则必须考虑。

关键词： ITRF2014 ITRF2008 GNSS 数据处理

间距分区法在解算卫星连续运行站数据中的应用

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测绘通报 2016年第11期 15-17页

作者：曹炳强成英燕许长辉王虎中国测绘科学研究院北京100830

介绍了在处理全国卫星连续运行站数据时,基线解算与平差的解算策略与流程,针对由于解算的CORS站点数量多、分布密集,存在短基线从而影响解算精度的问题,并且顾及GAMIT/GLOBK软件的处理效率,运用间距分区法首先对所有测站进行了分区解算... 详细信息

介绍了在处理全国卫星连续运行站数据时,基线解算与平差的解算策略与流程,针对由于解算的CORS站点数量多、分布密集,存在短基线从而影响解算精度的问题,并且顾及GAMIT/GLOBK软件的处理效率,运用间距分区法首先对所有测站进行了分区解算,然后进行了联合处理。结果显示,通过这种分区方案得到的测站坐标,N、E方向的精度在1 mm以内,U方向的精度在3mm以内,可以满足高精度的数据解算要求,验证了这种方法在解算数量多、分布密集测站时的精度可靠性。

关键词：短基线间距分区水平精度高程精度可靠性

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双差精密定轨中地面站的选取方法

测绘通报 2017年第4期 6-9,34页

作者：曹炳强成英燕许长辉中国测绘科学研究院北京100830

针对目前全球的地面测站数量多、测站观测数据质量参差不齐及测站地理分布不均的问题,总结了一种测站选取方法。利用该方法编制的测站选取软件对IGS站进行了选择,并根据选得的测站设计了几种定轨试验。结果显示,利用由本文的测站选取方... 详细信息

针对目前全球的地面测站数量多、测站观测数据质量参差不齐及测站地理分布不均的问题,总结了一种测站选取方法。利用该方法编制的测站选取软件对IGS站进行了选择,并根据选得的测站设计了几种定轨试验。结果显示,利用由本文的测站选取方法得到的70个基准站进行定轨时,得到的卫星位置与IGS精密星历在径向、切向、法向偏差均方根分别为1.11、2.19、1.72 cm。验证了本文选站软件的可靠性,避免了选站过程中过多的人为因素,并且在保障精度的前提下提高了定轨效率。

关键词： IGS 选取方法选取软件可靠性定轨效率

利用时序InSAR监测兰州市中心城区地面沉降

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测绘科学 2021年第1期46卷 99-107,161页

作者：张剑柯宝贵刘同木曹炳强兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 中国测绘科学研究院北京100036 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 国家海洋局南海调查技术中心广州510310 北京市地质工程勘察院北京100048

针对兰州市中心城区的地面沉降问题,该文采用PS-SBAS和PS-InSAR技术,利用2016-01-20—2019-02-21时间段内的39景Sentinel-1A/B降轨数据,使用缓冲区分析技术对兰州市中心城区轨道交通线和铁路线周边100m区域做了沉降影响分析,监测结果表... 详细信息

针对兰州市中心城区的地面沉降问题,该文采用PS-SBAS和PS-InSAR技术,利用2016-01-20—2019-02-21时间段内的39景Sentinel-1A/B降轨数据,使用缓冲区分析技术对兰州市中心城区轨道交通线和铁路线周边100m区域做了沉降影响分析,监测结果表明:基于Sentinel-1A/B数据和时序InSAR技术,可以准确监测城市地表的沉降和轨道交通线的沉降时空规律;沉降区域主要集中在研究区东南部的方家泉村、和平镇和猪咀岭村;软土地基下地铁的施工会导致沉降现象的发生,兰州轨道交通线和铁路线的沉降主要发生在城区东南方向;在监测时段内,使用两种时序InSAR技术监测的同名点在沉降趋势和累计沉降量上保持了良好的一致性和吻合性,但PS-InSAR的时序变化曲线较PS-SBAS更为平缓。

关键词： PS-InSAR PS-SBAS 沉降监测时间序列分析兰州市

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滤棒物流系统的工艺布局方式比较

物流技术与应用 2016年第5期21卷 119-122页

作者：张红曹炳强红云红河烟草(集团)有限责任公司红河卷烟厂物流部

在烟草行业,滤棒自动化立体库的应用日趋广泛。在设计滤棒物流系统时,如何将其工艺布局方式设置成最佳方案,将决定系统能否发挥更好作用。本文通过简析滤棒物流系统的各种工艺布局,立足工艺需求及生产实际情况分析其优劣势,为滤棒物流... 详细信息

在烟草行业,滤棒自动化立体库的应用日趋广泛。在设计滤棒物流系统时,如何将其工艺布局方式设置成最佳方案,将决定系统能否发挥更好作用。本文通过简析滤棒物流系统的各种工艺布局,立足工艺需求及生产实际情况分析其优劣势,为滤棒物流系统的工艺布局设计提供参考依据。

关键词：滤棒物流系统自动化立体库工艺布局

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一种动态阈值构造的周跳探测方法

测绘科学 2016年第12期41卷 22-26页

作者：曹炳强许长辉成英燕万军中国测绘科学研究院北京100830 建设综合勘察研究设计院有限公司北京100007

针对不同系统观测量测量精度不同的问题,根据多项式拟合原理,在GNSS周跳探测过程中,该文提出了一种根据实测数据设置动态阈值的阈值构造方法,以替代传统方法中采用固定先验值的做法。实验结果显示把该阈值构造方法应用于对小周跳敏感的... 详细信息

针对不同系统观测量测量精度不同的问题,根据多项式拟合原理,在GNSS周跳探测过程中,该文提出了一种根据实测数据设置动态阈值的阈值构造方法,以替代传统方法中采用固定先验值的做法。实验结果显示把该阈值构造方法应用于对小周跳敏感的电离层残差法进行周跳探测时,该动态阈值构造方法可以准确地探测出大小周跳、连续周跳及野值。

关键词：测量精度周跳探测动态阈值固定先验值

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PASSIM卷烟机烟支定点搓转装置的研发

设备管理与维修 2022年第1期 79-82页

作者：曹炳强周靖博红云红河烟草(集团)有限公司红河卷烟厂云南红河652300

阐述PASSIM卷烟机烟支定点搓转装置的设计思路、系统结构、工作原理、应用效果。该装置技术上属于行业首创,不仅增强了设备柔性化生产的能力,满足PASSIM卷烟机在线激光打孔的工艺需求,对于不同卷烟机型、不同规格卷烟(细支、中支和正常... 详细信息

阐述PASSIM卷烟机烟支定点搓转装置的设计思路、系统结构、工作原理、应用效果。该装置技术上属于行业首创,不仅增强了设备柔性化生产的能力,满足PASSIM卷烟机在线激光打孔的工艺需求,对于不同卷烟机型、不同规格卷烟(细支、中支和正常支)在线激光配套打孔工艺生产都适用,在行业内具有一定的推广应用价值。

关键词： PASSIM卷烟机激光打孔搓转装置