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北斗卫星反射信号岸基海面高度反演精度的评估

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北京航空航天大学学报 2023年第5期49卷 999-1008页

作者：张云赵乐久孟婉婷秦瑾盛志超杨树瑚上海海洋大学信息学院上海201306 上海海洋大学上海海洋智能信息与导航遥感工程中心上海201306 上海航天电子技术研究所上海201109

北斗B3I信号作为新一代民用码,相较于北斗B1I信号,具有码速率更高、码片宽度更窄等特点。目前,利用北斗卫星导航系统反射测量(BDS-R)技术对北斗B3I信号进行海面高度反演的研究较少。基于此,在2020年9月7日山东威海附近海域,接收B1I/B3I... 详细信息

北斗B3I信号作为新一代民用码,相较于北斗B1I信号,具有码速率更高、码片宽度更窄等特点。目前,利用北斗卫星导航系统反射测量(BDS-R)技术对北斗B3I信号进行海面高度反演的研究较少。基于此,在2020年9月7日山东威海附近海域,接收B1I/B3I双频段的直射和反射信号数据,分别采用时延-多普勒(DDM)和载波相位延迟进行岸基海面高度反演。通过实测的同比数据验证反演精度,在信号特性和测高方法2个维度评估北斗B1I和B3I信号海面高度反演的性能。结果显示:采用DDM测高方法,B1I频段和B3I频段的反演结果与实测数据的平均绝对误差和均方根误差分别为1.18 m、1.48 m和0.84 m、1.10 m;采用载波相位延迟测高方法,B1I频段和B3I频段的反演结果与实测数据的平均绝对误差和均方根误差分别为0.12 m、0.15 m和0.10 m、0.12 m。由于信号特性差异,B3I频段的DDM测高结果相较于B1I频段的测高结果精度提高了28%;B3I频段的载波相位延迟测高结果精度略优于B1I频段,两者差异不明显。实验对北斗B1I和B3I信号特性和测高方法导致的反演精度差异的评估,证明了B1I和B3I反射信号均能适用于海面高度反演的需求。

关键词：北斗卫星导航系统反射测量岸基时延-多普勒载波相位延迟海面高度反演精度评估

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四大GNSS广播星历精度评估与对比分析

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第2期47卷 208-218页

作者：张熙刘长建章繁吴庆胡小华 61363部队陕西西安710000 信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450000

分析了目前广播星历精度评估中存在的问题,详细论述了广播星历精度评估过程中对精密星历进行天线相位中心改正的取值方法,提出了利用单颗星单日钟差均值作二次差对广播星历钟差的系统性偏差进行改正的方法。选取2019-09-01-2019-11-01共... 详细信息

分析了目前广播星历精度评估中存在的问题,详细论述了广播星历精度评估过程中对精密星历进行天线相位中心改正的取值方法,提出了利用单颗星单日钟差均值作二次差对广播星历钟差的系统性偏差进行改正的方法。选取2019-09-01-2019-11-01共计62天的多模GNSS实验(multi-GNSS experiment,MGEX)混合广播星历和精密星历,对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯(global navigation satellite system,GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo navigation satellite system,Galileo)、北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)进行多方面精度评估。结果表明,精度评估所选用的天线相位中心改正值以及消除广播星历钟差系统性偏差的方法均准确有效;从星座整体的轨道误差、钟差、空间信号测距差的均方根来看,4个系统广播星历精度由高到低依次为Galileo、GPS、BDS、GLONASS,随着各导航系统的完善,各系统广播星历精度必将进一步提高。

关键词：广播星历精密星历星历对比精度评估

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复杂视觉测量系统的标定参数优化及精度评估

中国机械工程 2023年第14期34卷 1741-1748,1755页

作者：孙家乐罗晨周怡君王伟张刚东南大学机械工程学院南京211189 无锡黎曼机器人科技有限公司无锡214000

复杂视觉测量系统存在多种标定误差,且误差的相互耦合直接影响系统测量的精度,因此提高系统标定参数的准确性是保证系统测量精度的关键。提出了一种基于多维角点误差补偿的标定参数优化方法。首先定义多维角点误差函数,建立相应的优化模... 详细信息

复杂视觉测量系统存在多种标定误差,且误差的相互耦合直接影响系统测量的精度,因此提高系统标定参数的准确性是保证系统测量精度的关键。提出了一种基于多维角点误差补偿的标定参数优化方法。首先定义多维角点误差函数,建立相应的优化模型,并利用LM算法求解最优的标定参数;然后以系统标定误差优化率来评价参数优化方法对系统标定优化的效果。实验结果表明系统标定误差优化率可达48%,系统测量精度较高,满足测量需求。

关键词：测量系统模型求解标定误差参数优化精度评估

高分七号卫星激光测高数据大型湖泊水位测量精度评估

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遥感学报 2022年第1期26卷 138-147页

作者：李国元唐新明自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

卫星激光测高数据在湖泊水位测量方面具有重要的应用价值和独特优势,本文针对国产高分七号卫星上装备的线性体制全波形激光测高仪,开展在大型湖泊水位测量方面的应用探讨。介绍了高分七号卫星的基本参数,并与其他类卫星做了对比,分析了... 详细信息

卫星激光测高数据在湖泊水位测量方面具有重要的应用价值和独特优势,本文针对国产高分七号卫星上装备的线性体制全波形激光测高仪,开展在大型湖泊水位测量方面的应用探讨。介绍了高分七号卫星的基本参数,并与其他类卫星做了对比,分析了影响湖泊水位测量精度的卫星侧摆、大气散射、回波波形饱和等因素,研究了湖泊水面激光点的提取方法,结合ICESat、ICESat-2在青海湖和哈拉湖上的激光点开展了对比分析,并利用RTK-GPS测量方式对呼伦湖冰面激光点进行了实地精度验证。结果表明,高分七号卫星湖面激光点虽然稀疏,但内部一致性较好,其中青海湖面高分七号两波束激光高程标准偏差分别为0.056 m和0.080 m,与ICESat的0.079 m相当;相邻时间在哈拉湖同一湖面的高分七号两个波束与ICESat-2的高程均值相差分别为-5.2 cm和-8.0 cm;经实地测量评价两波束的湖面激光点绝对高程精度分别为:-0.030±0.109 m和-0.195±0.049 m。高分七号激光测高仪测量湖泊水位从精度上是可行的,但还存在激光重频率偏低、观测能力弱等问题。相关结论对于拓展高分七号卫星激光测高数据在大型湖泊水位测量的应用以及后续激光测高卫星的立项论证均具有参考价值。

关键词：高分七号卫星激光测高 ICESat-2 湖泊水位精度评估

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三种最新全球海潮模型在中国沿海的精度评估

海洋科学进展 2023年第1期41卷 54-63页

作者：周东旭孙维康付海德付延光周兴华自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋测绘重点实验室山东青岛266590 山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 山东正元数字城市建设有限公司山东烟台264670

海潮负荷形变是我国沿海GNSS实时观测的重要误差源之一,分析和确定最优海潮模型进行负荷改正,有助于提高GNSS解算精度和可靠性。利用沿海33个验潮站连续3 a的实测潮位资料,以8个主要分潮(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1和Q1)的潮高和方根(R... 详细信息

海潮负荷形变是我国沿海GNSS实时观测的重要误差源之一,分析和确定最优海潮模型进行负荷改正,有助于提高GNSS解算精度和可靠性。利用沿海33个验潮站连续3 a的实测潮位资料,以8个主要分潮(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1和Q1)的潮高和方根(Root Sum Squares,RSS)为评价指标,对最新全球海潮模型FES2014、EOT20和TPXO9在中国沿海的模型精度进行评估。结果表明:3种最新海潮模型相比其前期版本(FES2004、EOT11a和TPXO7.2),在中国沿海的模型精度整体改进幅度分别为72.39%、67.73%和31.37%;3种最新海潮模型中,FES2014在中国沿海的RSS均值和标准差分别为7.91和7.75 cm,模型精度相对最高,EOT20的模型精度略低于FES2014,二者精度均显著优于模型NAO.99jb和NAO.99b(后两处模型在先前研究中被认为在中国沿海精度较优),TPXO9的模型精度则相对较差,仅略优于NAO.99b。同时,分析结果也显示FES2014、EOT20和TPXO9等模型均有其最佳适用区域或地点,在中国沿海GNSS数据精细批处理中,可根据需求选用合适的海潮模型。

关键词：中国沿海最新海潮模型精度评估验潮站和方根

FY-3E红外高光谱大气探测仪光谱资料精度评估

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地球物理学进展 2023年第3期38卷 977-986页

作者：廖翼官莉南京信息工程大学南京210044 气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

我国自主研发的全球首颗民用晨昏轨道气象卫星风云三号E星于2021年7月5日在酒泉卫星发射中心成功发射,其上搭载的红外高光谱大气垂直探测仪二型FY-3E HIRAS-Ⅱ(Fengyun-3E Hyperspectral Infrared Atmospheric Sounder-Ⅱ)作为FY-3D HI... 详细信息

我国自主研发的全球首颗民用晨昏轨道气象卫星风云三号E星于2021年7月5日在酒泉卫星发射中心成功发射,其上搭载的红外高光谱大气垂直探测仪二型FY-3E HIRAS-Ⅱ(Fengyun-3E Hyperspectral Infrared Atmospheric Sounder-Ⅱ)作为FY-3D HIRAS的延续,仪器指标在各方面都有大幅提升,因此在轨评估对检验仪器光谱资料质量至关重要.本文基于星下点交叉对比SNO(Simultaneous Nadir Overpass)方法,将FY-3E HIRAS-Ⅱ和FY-3D HIRAS的观测资料分别与国际公认精度较高的Metop-B IASI(Meteorological Operational-B the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer)观测资料做匹配,经过时间、空间、观测几何和光谱匹配后得到SNO匹配对,通过计算亮温平均偏差和偏差标准差,并分析平均偏差与匹配对平均亮温的散点分布关系,评估FY-3E HIRAS-Ⅱ光谱资料的精度.结果表明:长波红外波段中,HIRAS-Ⅱ/IASI的大多数通道在两极的偏差绝对值低于0.5 K,在650~700 cm^(-1)强CO_(2)吸收波段内HIRAS-Ⅱ观测质量有所提高,HIRAS-Ⅱ在南极地区的标准差低于HIRAS.中波红外波段中,HIRAS-Ⅱ与HIRAS重叠的水汽吸收带波段内偏差标准差均小于1 K,在HIRAS-Ⅱ新增的水汽吸收波段内,标准差随波数增加略微增加.短波红外波段中,HIRAS-Ⅱ新增的波段标准差在1 K左右,个别通道的偏差与标准差出现异常增大.在2250~2380 cm-1波段内HIRAS-Ⅱ/IASI与HIRAS/IASI的偏差和标准差增大,其原因是高层大气受非局地热力平衡NLTE(Non-Local Thermodynamic Equilibrium)效应的影响,HIRAS-Ⅱ所受影响小于HIRAS.由于HIRAS-Ⅱ载于晨昏轨道卫星,观测过程中太阳对其影响很小,IASI与HIRAS则受太阳辐射影响,因此在大于2400 cm-1波数的波段HIRAS-Ⅱ与IASI偏差较大,且当观测亮温高于245 K时,HIRAS-Ⅱ/IASI的平均偏差与平均亮温呈线性升高趋势.

关键词：红外高光谱大气垂直探测仪二型星下点交叉对比红外高光谱偏差精度评估

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服务轨道维持“鹊桥”计算精度的评估

深空探测学报（中英文） 2023年第6期10卷 652-658页

作者：孔静谢剑锋胡国林刘俊琦马传令吴舒然李柯北京航天飞行控制中心北京100094

位于地月L2点Halo轨道的“嫦娥四号”中继星,每3~4天需要通过动量轮卸载和轨道维持两种方式进行构型保持。针对“嫦娥四号”中继星机动频繁、控制精度高的特点,根据平动点轨道特性,在旋转坐标系分析了定轨误差分量对轨道控制参数计算的... 详细信息

位于地月L2点Halo轨道的“嫦娥四号”中继星,每3~4天需要通过动量轮卸载和轨道维持两种方式进行构型保持。针对“嫦娥四号”中继星机动频繁、控制精度高的特点,根据平动点轨道特性,在旋转坐标系分析了定轨误差分量对轨道控制参数计算的影响,得出影响轨道维持效果的定轨误差主要为旋转坐标系X-Y平面的速度误差。在此基础上提出一种服务轨道维持控制定轨精度评估的统计学方法,设计了平动点飞行期间轨道的计算策略,对中继星使命轨道的定轨精度开展评估,结果表明,目前测量条件下可为轨道维持提供的定轨精度为1~3mm/s。

关键词： “鹊桥” 轨道维持旋转坐标系轨道确定精度评估

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火星探测器行星际转移段定轨精度评估

空间科学学报 2023年第3期43卷 499-506页

作者：段建锋张宇孔静陈明李翠兰北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术重点实验室北京100094

天问一号是中国第一次实现地火转移行星际飞行的探测器,在长达202天的行星际转移飞行期间,共经历了4次中途修正及1次深空机动控制,在2021年2月10日成功进行了近火制动,被火星捕获而进入环火轨道。本文对探测器行星际转移期间的动力学模... 详细信息

天问一号是中国第一次实现地火转移行星际飞行的探测器,在长达202天的行星际转移飞行期间,共经历了4次中途修正及1次深空机动控制,在2021年2月10日成功进行了近火制动,被火星捕获而进入环火轨道。本文对探测器行星际转移期间的动力学模型进行了分析,制定了转移飞行期间定轨积分中心转换原则:在探测器飞出地球影响球后,定轨积分中心需要由地心更换为日心;对不同版本行星星历表的使用进行了分析,确定了使用DE436行星历表进行计算对定轨影响最小。根据探测器行星际转移飞行的特点,制定了一种基于逐日迭代定轨策略的精度评估方法。基于实测数据分析,验证了该方法的有效性,火星探测器行星际转移期间定轨位置误差优于2 km,速度误差优于20 mm·s^(-1)(1σ)。

关键词：天问一号行星际转移积分中心定轨策略精度评估

多源土地利用产品在黄土丘陵沟壑区的精度评估

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水土保持学报 2024年第3期 177-186+194页

作者：陈乐卫伟中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站中国科学院大学

[目的]为评估多源土地利用产品在黄土丘陵沟壑区的精度。[方法]以黄河二级支流关川河流域为例,基于高精度GCLUCC土地利用数据,从空间分布、面积特征、样本点精度和空间一致性4个方面评估空间分辨率为10和30 m的6种土地利用产品(World Co... 详细信息

[目的]为评估多源土地利用产品在黄土丘陵沟壑区的精度。[方法]以黄河二级支流关川河流域为例,基于高精度GCLUCC土地利用数据,从空间分布、面积特征、样本点精度和空间一致性4个方面评估空间分辨率为10和30 m的6种土地利用产品(World Cover10m、ESRI10 m、GLC＿FCS30-2020、Globle Land 30、CNLUCC和CLCD)的准确性。GCLUCC数据是基于GF-2(0.8m)、DEM(5m)、野外采样点(6400个)和Google Earth样本点(2320个),采用面向对象法和人工目视解译,空间分辨率为1m,整体精度超过95%。[结果](1)分类特征方面,多数产品能提取主要土地类别,但提取效率和准确度存在明显差异,特别是在耕地、林地和建设用地等地类的空间分布上;(2)面积一致性上,各产品与GCLUCC在不同地类的面积上存在显著差异。部分产品的草地面积是GCLUCC的2倍以上,而林地和水域面积仅占GCLUCC的0.13%～12.11%和1.41%～11.27%。(3)整体精度方面,Globle Land3 0和World Cover10m展现较高精度,空间图谱精度分别达到58.21%和50.19%。而CLCD和CNLUCC的准确性相对较低,其中,林地与草地、耕地与草地以及建设用地与耕地间的分类混淆严重。(4)所有产品与实际地表间的空间误差显著,尤其在对乔木、灌木、裸地和水体分类上面临挑战。[结论]当前土地利用产品在黄土丘陵沟壑区精确表征地表覆盖特征方面存在挑战。未来的产品开发应更多地考虑地形和地理特征,并加强对特定土地利用类型的识别。研究结果可为黄土高原生态保护和地表信息获取提供理论参考。

关键词：黄土丘陵沟壑区土地利用/覆被产品精度评估面向对象分类