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陆态网络GNSS基准站地壳运动速度场分析

测绘科学 2018年第8期43卷 1-6页

作者：马下平赵立都西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

针对中国大陆构造环境监测网络(陆态网络)中观测数据处理的期数过少或解算成果的坐标系统不统一等问题,该文在ITRF2008中对陆态网络239个GNSS基准站从2010年1月至2013年8月的观测数据进行解算,获取站点的坐标时间序列,估计了站点的水平... 详细信息

针对中国大陆构造环境监测网络(陆态网络)中观测数据处理的期数过少或解算成果的坐标系统不统一等问题,该文在ITRF2008中对陆态网络239个GNSS基准站从2010年1月至2013年8月的观测数据进行解算,获取站点的坐标时间序列,估计了站点的水平和垂直运动速度场,并分析了中国大陆地壳运动特征。结果表明:GNSS基准站在ITRF2008中的坐标时间序列整体上符合线性变化趋势,东西方向的幅度变化大,高程方向受观测噪声的影响较大一些;高程方向相比较水平方向的年周期性更为明显;水平速度场明显有自西向东运动的趋势,且西藏块体中测站变化最为明显;垂直运动速度场中,华中、华南、华东块体中测站存在较低速率的下降,其他块体的测站存在较低速率的隆升。

关键词： GNSS基准站坐标时间序列水平速度场垂直速度场

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BDS完好性监测和可用性评估

BDS完好性监测和可用性评估

作者：赵立都长安大学

学位级别：硕士

随着全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satellite System)的迅猛发展和导航理论研究的逐步深入,导航定位基本服务性能的提升,GNSS的应用领域随之拓宽。我国自主研发的北斗卫星导航系统BDS(BeiDou Navigation Satellite System)已... 详细信息

随着全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satellite System)的迅猛发展和导航理论研究的逐步深入,导航定位基本服务性能的提升,GNSS的应用领域随之拓宽。我国自主研发的北斗卫星导航系统BDS(BeiDou Navigation Satellite System)已于2012年12月27日正式开始为亚太区域提供服务。用户希望在导航定位的同时完好性和可用性得到保障,因此为了提高BDS在未来市场上的核心竞争力,自主建立完好性监测和可用性评估标准已刻不容缓。基于此,本文展开从系统端、用户端、空间信号层的完好性监测到服务区可用性评估的研究。主要研究工作如下:(1)针对BDS用户关心的完好性监测算法是否可用和最小检测能力这两个问题,本文采用亚太区域仿真格网点数据(空间因素)和亚太区域均匀分布的4个BDS跟踪站数据(时间因素),基于质量控制理论,对系统端的完好性可用性和最小可检测粗差影响进行分析。结果表明:无论是从时间还是空间因素分析,BDS在亚太区域非精密进近阶段完好性监测算法可用(除边角区域个别时段外);从空间因素分析,平均最小可检测粗差影响为1.796m,从时间因素分析,平均最小可检测粗差影响优于6m。针对用户关心的BDS提供的位置估计的误差边界问题,本文基于用户端自主完好性监测算法中的保护水平进行评估,实验表明:亚太区域BDS与GPS提供的实时保护水平相当,均可满足非精密进近阶段完好性需求。(2)对于BDS空间信号误差能否满用户需求的问题,本文从空间信号误差URE(User Range Error)和空间信号监测精度SISMA(Signal-In-Space Monitoring Accuracy)两方面进行评估。分析表明:BDS卫星空间信号误差URE平均值在5m以内,可满足实时导航用户需求。针对空间信号精度所监测导航信息是否可靠,本文利用亚太区域监测网络评估BDS空间信号监测精度SISMA,分析结果表明:经过亚太上空的BDS卫星可满足生命安全服务SOL(Safety-Of-Life Service)中关于SISMA规定,可靠度为100%(除C12为97.92%外)。(3)针对BDS空间信号层卫星故障对单星可用性影响和服务层可用性是否满足用户需求的问题。本文分析BDS卫星3类故障对单星可用性的影响,结果表明:固有可靠性使所有卫星可用性均下降2.66%,轨道机动对单星可用性的影响程度比单粒子翻转(恢复时间12h、24h)影响程度小,而且三种故障的综合影响比单方面因素的故障影响大。本文在综合考虑精度和完好性可用性基础上,运用一种加权评估可用性模型评估BDS服务可用性。分析结果表明:BDS在亚太区域可用性95%以上(除亚太边角个别区域外),可满足用户需求。在BDS的GEO卫星发生轨道机动后,会导致BDS系统亚太服务区可用性不同程度的下降。

关键词：北斗卫星导航系统完好性监测可用性评估用户测距误差空间信号监测精度

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桥梁实景三维高斯辐射场建模

测绘学报 2024年第9期53卷 1694-1705页

作者：马威涂强潘建平赵立都涂伟李清泉重庆交通大学智慧城市学院重庆400074 自然资源部国土空间规划监测评估预警重点实验室重庆400074 自然资源部智能城市时空信息与装备工程技术创新中心重庆401121 深圳大学建筑与城市规划学院城市空间信息工程系广东深圳518060 空间信息智能感知与服务深圳市重点实验室广东深圳518060 广东省城市空间信息工程重点实验室广东深圳518060 自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室广东深圳518060

实景三维和数字孪生已成为桥梁运维和管理的重要基础,然而面对桥梁的复杂几何结构,现有三维建模方法存在原始数据采集量大、建模效率低、模型细节缺失或变形等问题。对此,本文研究了一种基于3D高斯辐射场的桥梁实景三维重建方法。利用3... 详细信息

实景三维和数字孪生已成为桥梁运维和管理的重要基础,然而面对桥梁的复杂几何结构,现有三维建模方法存在原始数据采集量大、建模效率低、模型细节缺失或变形等问题。对此,本文研究了一种基于3D高斯辐射场的桥梁实景三维重建方法。利用3D高斯函数对采集图像生成的稀疏点云构建高斯辐射场,并基于随机梯度下降对辐射场参数进行自适应优化,通过可微光栅渲染对三维模型进行实时可视化,从而实现高质量桥梁三维重建和渲染。试验探讨了不同图像分辨率,以及各项参数变化对桥梁建模的影响,并与传统方法作对比,为进一步针对桥梁的应用提供理论和技术支撑,推动桥梁复杂结构的高效、准确实景三维重建。

关键词： 3D高斯辐射场桥梁实景三维重建随机梯度下降可微光栅渲染

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GPS水汽在雾霾天气监测中的应用研究

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第3期43卷 451-456页

作者：张双成赵立都吕旭阳张勤牛玉娇王杰长安大学地质工程与测绘学院河南省煤田地质局煤炭地质勘查总院中国电子科技集团公司第五十二研究所物联网研究院

雾霾天气的形成与天气条件密切相关。GPS技术作为一种新的水汽探测手段,能高时效、高时空分辨率、自动实时、全天候地获取空气中的水汽含量。首先统计分析了雾霾的形成原因与变化规律,然后从GPS水汽、雾霾指数与空气相对湿度等方面进行... 详细信息

雾霾天气的形成与天气条件密切相关。GPS技术作为一种新的水汽探测手段,能高时效、高时空分辨率、自动实时、全天候地获取空气中的水汽含量。首先统计分析了雾霾的形成原因与变化规律,然后从GPS水汽、雾霾指数与空气相对湿度等方面进行了定性的相关性分析。研究结果表明,GPS水汽与雾霾天气的形成存在一定的相关性,GPS水汽在一定程度上可用于雾霾天气的监测与预报,而且气象部门可依据GPS水汽含量开展人工增雨(雪)来减缓雾霾天气的持续影响,进而为改善空气质量提供科学依据。

关键词： GPS水汽雾霾颗粒物相对湿度

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非线性总体最小二乘反演道路圆曲线参数算法

重庆交通大学学报（自然科学版） 2019年第3期38卷 27-31页

作者：胡川邓明镜赵立都重庆交通大学土木工程学院重庆400074

对GNSS(全球卫星导航系统)动态定位技术采集的道路圆曲线离散坐标进行平差计算,可反演出圆曲线参数。重心坐标法平差理论不够严密,最小二乘法的极小值条件定义不完全合理,附有参数的条件平差法易受参数初值影响。针对这些问题提出一种... 详细信息

对GNSS(全球卫星导航系统)动态定位技术采集的道路圆曲线离散坐标进行平差计算,可反演出圆曲线参数。重心坐标法平差理论不够严密,最小二乘法的极小值条件定义不完全合理,附有参数的条件平差法易受参数初值影响。针对这些问题提出一种基于非线性总体最小二乘的道路圆曲线参数反演算法。主要对其模型构建、解算算法,以及算法设计等内容进行讨论,并采用仿真数据和实测数据对算法进行测试,与其它3种方法做对比分析。研究表明:与其它3种方法相比,在统计上,非线性总体最小二乘法的结果更接近真值,真误差波动更小,结果更稳定;与附有参数的条件平差法相比,非线性总体最小二乘法受初值的影响更小,能够获得更符合实际情况的圆曲线半径;与重心坐标法和最小二乘法相比,非线性总体最小二乘法的参数估计理论更严密。

关键词：道路工程非线性总体最小二乘道路圆曲线参数估计反演算法

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北斗卫星导航系统广播星历精度分析

测绘科学 2017年第9期42卷 158-162页

作者：赵立都张双成范丽红重庆交通大学土木工程学院重庆400074 长安大学地质工程与测绘学院西安710054

针对系统地评估我国北斗卫星导航系统广播星历精度与保障实时导航定位服务的需求,对BDS广播星历提供的卫星轨道、钟差以及用户测距误差(URE)的精度性能进行分析,统计了2015年连续4周全部BDS在轨健康卫星的广播星历各项精度指标值。分析... 详细信息

针对系统地评估我国北斗卫星导航系统广播星历精度与保障实时导航定位服务的需求,对BDS广播星历提供的卫星轨道、钟差以及用户测距误差(URE)的精度性能进行分析,统计了2015年连续4周全部BDS在轨健康卫星的广播星历各项精度指标值。分析结果表明:BDS的MEO和IGSO卫星轨道精度优于GEO卫星结果,且径向精度优于法向和切向精度;BDS搭载的国产星载铷钟卫星钟差序列相对比较稳定,其均方根误差优于4ns;GEO/IGSO卫星的用户距离误差(URE)在6m以内,MEO的URE优于20m。研究结果对北斗系统的建设、后期的发展和用户市场的拓展,都具有重要的参考价值。

关键词： BDS 广播星历轨道误差卫星钟差 URE

一种双星故障条件下RAIM可用性评估的改进方法

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大地测量与地球动力学 2022年第9期42卷 931-937页

作者：马下平余科根贺小星严丽赵立都西安科技大学测绘科学与技术学院西安市710054 中国矿业大学环境与测绘学院江苏省221116 江西理工大学土木与测绘工程学院江西省341000 江西省防震减灾与工程地质灾害探测工程研究中心南昌市330013 重庆交通大学土木工程学院重庆市400074

在总结已有的RAIM可用性评估的矩阵最大特征值方法(MMEM)基础上,改进已有的双星故障条件下RAIM可用性方法中的数学模型,提出RAIM可用性评估的极大值方法(MM)。基于给定的完好性风险参数和国际GNSS监测评估系统(IGMAS)提供的2020-09-06... 详细信息

在总结已有的RAIM可用性评估的矩阵最大特征值方法(MMEM)基础上,改进已有的双星故障条件下RAIM可用性方法中的数学模型,提出RAIM可用性评估的极大值方法(MM)。基于给定的完好性风险参数和国际GNSS监测评估系统(IGMAS)提供的2020-09-06中国境内8个跟踪站的BDS实测数据,利用2种方法计算双星故障条件下水平保护级别(HPL),比较并分析2种方法在双星故障条件下BDS的RAIM可用性性能。结果表明,在中国境内,MMEM除在非精密进近(NPA)计算的RAIM可用性不及MM外,整体可用性高于MM,但MM耗时较少;MM计算的可用性能够完全满足航路和远洋2个阶段,MMEM计算的可用性可以完全满足终端、航路和远洋3个阶段;基于MM的RAIM可用性评估方法理论严密、数学模型简单、易于进行程序设计,是除MMEM外的另一种RAIM可用性评估方法。

关键词：双星故障接收机自主完好性监测可用性极大值方法矩阵最大特征值方法水平保护级别

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BDS空间信号监测精度分析

测绘科学技术学报 2017年第3期34卷 236-239页

作者：赵立都邓明镜柯宏霞冯晓胡川重庆交通大学土木工程学院重庆400074

为了验证BDS空间信号精度,借鉴Galileo空间信号监测精度SISMA的原理,采用亚太区域仿真的测站数据评估BDS空间信号性能。分析结果表明,利用亚太局域完好性监测网络对经过亚太上空的BDS在轨健康卫星的SISMA监测结果,满足生命安全服务SOL(S... 详细信息

为了验证BDS空间信号精度,借鉴Galileo空间信号监测精度SISMA的原理,采用亚太区域仿真的测站数据评估BDS空间信号性能。分析结果表明,利用亚太局域完好性监测网络对经过亚太上空的BDS在轨健康卫星的SISMA监测结果,满足生命安全服务SOL(Safety-Of-Life)要求,可信度为100%(除C12是97.92%以外)。

关键词：北斗卫星导航系统完好性可用性空间信号监测精度监测评估

使用随机邻域分析的地面激光扫描点云采样间隔估算

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应用科学学报 2022年第6期40卷 984-995页

作者：陈茂霖张昕怡刘祥江姬翠翠赵立都重庆交通大学智慧城市学院重庆400074

面向采样间隔未知的地面激光扫描点云数据,提出了一种使用随机邻域分析的采样间隔估算方法。在扫描数据中随机选取n个中心点并构建k邻域,计算每个中心点光束与相应邻域点光束的水平和竖直方向夹角;以区间宽度△统计水平和竖直夹角数目... 详细信息

面向采样间隔未知的地面激光扫描点云数据,提出了一种使用随机邻域分析的采样间隔估算方法。在扫描数据中随机选取n个中心点并构建k邻域,计算每个中心点光束与相应邻域点光束的水平和竖直方向夹角;以区间宽度△统计水平和竖直夹角数目并构建直方图,取点数第2多的区间内的夹角均值作为当前△下的水平和竖直采样间隔;在此基础上,以多个△参数得到的采样间隔中位数作为最终估算结果。该文在不同扫描仪采集的数据上进行多组实验,并在MathWorks平台上共享实验代码。实验结果表明,所提方法的估算误差小于0.002°,对不同地物类型和参数设置具有很好的稳定性。

关键词：地面激光扫描采样间隔估算邻域分析角分辨率点云数据