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测量机器人小视场星图一维最大熵星点图像分割算法

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测绘学报 2018年第4期47卷 446-454页

作者：时春霖张超陈长远杜兰叶凯韩忠信息工程大学上海市空间导航与定位技术重点实验室 61206部队

图像分割是处理恒星星图的基本问题之一,也是确保野外高精度天文测量精度的关键步骤。图像分割的重点是图像二值化,对于星图的复杂星空背景,传统的阈值分割算法难以将星点目标从背景中提取出来。针对徕卡视频测量机器人TS50i拍摄恒星星... 详细信息

图像分割是处理恒星星图的基本问题之一,也是确保野外高精度天文测量精度的关键步骤。图像分割的重点是图像二值化,对于星图的复杂星空背景,传统的阈值分割算法难以将星点目标从背景中提取出来。针对徕卡视频测量机器人TS50i拍摄恒星星图的小视场、单星点、弱目标和单峰性的特点,首次提出了运用一维最大熵法对星图进行阈值分割。对比分析了常用的几种阈值分割算法,通过对分割结果的比较和定量分析,验证了一维最大熵法能够在充分保留图像信息的同时,对TS50i图像达到具有良好的二值化处理效果。基于大量实拍星图背景的仿真试验表明,以该算法为基础的星点提取算法的准确性和可靠性得到验证,星点提取精度较野外一等天文测量精度要求高一个数量级,可以满足野外高精度天文测量的需求。

关键词： CCD天文测量图像二值化阈值分割一维最大熵法

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北斗三号卫星FCB估计及其模糊度固定

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第9期47卷 1439-1446页

作者：李浩东赵齐乐陶钧龙宇浩武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 武汉大学测绘学院湖北武汉430079 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

随着北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)的建设和完善,更多的北斗在轨卫星开始提供全球性的定位、导航、授时服务。为了验证北斗系统整体精密单点定位⁃模糊度固定(precise point positioning⁃ambiguity resoluti... 详细信息

随着北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)的建设和完善,更多的北斗在轨卫星开始提供全球性的定位、导航、授时服务。为了验证北斗系统整体精密单点定位⁃模糊度固定(precise point positioning⁃ambiguity resolution,PPP⁃AR)的效果,基于全球分布的测站2020-08-01—2020-08-31共31 d的观测数据进行GPS、BDS双系统相位小数周偏差(fractional cycle bias,FCB)估计,并对其中BDS⁃3卫星FCB产品时变特性进行分析。结果表明,大部分BDS⁃3卫星宽巷FCB在31 d内保持相对稳定,变化小于0.2周,窄巷FCB在1 d之内的变化小于0.1周。利用估计的FCB产品进行动态和静态PPP⁃AR解算。单BDS⁃3静态PPP⁃AR的历元固定率可以达到89.8%,东、北、天3个方向的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.94 cm、0.73 cm和1.39 cm,动态PPP⁃AR的历元固定率为83.9%,东、北、天3个方向的RMSE分别为1.99 cm、1.70 cm和3.28 cm。

关键词：北斗卫星导航系统小数周偏差精密单点定位模糊度固定

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关于空基时间基准建立中频率驾驭算法的研究

北京师范大学学报（自然科学版） 2023年第3期59卷 370-376页

作者：陈广耀邢楠北京师范大学天文系北京100875 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

基于低轨导航增强星座建立空基时间基准时,需要指定不同于地面时间基准所建立的频率驾驭策略;围绕频率驾驭策略的选取,分别介绍了阻尼系数、反馈钟差或调频信息和模型预测控制(MPC)3种频率驾驭算法,利用仿真试验分析了它们的优缺点.结... 详细信息

基于低轨导航增强星座建立空基时间基准时,需要指定不同于地面时间基准所建立的频率驾驭策略;围绕频率驾驭策略的选取,分别介绍了阻尼系数、反馈钟差或调频信息和模型预测控制(MPC)3种频率驾驭算法,利用仿真试验分析了它们的优缺点.结果表明:阻尼系数法调节频次低,适用于地面注参数的调节模式;反馈钟差或调频信息法调节频次高,适用于星载设备自主调节;模型预测控制法因其可调参数多,可以得到相对更高的频率稳定度,但操作方法相对复杂.几种算法均可通过适当调节流程以满足当前低轨卫星频率驾驭的精度要求.

关键词：卫星导航系统频率驾驭算法低轨增强模型预测控制算法

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空间激光链路时频传递算法及仿真分析

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第7期48卷 1082-1088页

作者：陈俊平王彬孟文东张晶宇中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

利用空间高精度时频系统提供的超高精度时间频率信号,可以开展一系列空地时频传递和基础物理实验,支撑相对论及相关理论的高精度检验。针对空间激光链路时频传递算法进行了理论推导及仿真分析。首先,从星地激光双向时间比对理论公式出发... 详细信息

利用空间高精度时频系统提供的超高精度时间频率信号,可以开展一系列空地时频传递和基础物理实验,支撑相对论及相关理论的高精度检验。针对空间激光链路时频传递算法进行了理论推导及仿真分析。首先,从星地激光双向时间比对理论公式出发,对比分析了X型星地双向时间比对与Lambda型星地双向时间比对的优缺点。其次,针对空间站轨道高度讨论了相对论效应对坐标时与原时转换的影响。最后,讨论了空地时频比对数据不连续性对空间站高精度原子钟稳定性评估的影响。结果表明:(1)基于激光测距方式的Lambda型双向时间比对可以抵消一阶多普勒对上下行距离项差异的影响,且Sagnac项影响的增大可忽略;(2)星地时间比对中坐标时和原时转换的相对论项对空间站位置的速度精度提出了高要求,为实现1×10-18量级的频率偏差比对精度,空间站地心距精度要求为1dm,速度精度要求为0.1 mm/s;(3)受空间站对地可见性影响,仅利用国内测站无法通过星地链路进行中短期原子钟稳定性的评估。

关键词：中国空间站激光双向时频传递广义相对论高精度时频信号

利用北斗观测数据实时监测中国区域电离层变化

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空间科学学报 2017年第1期37卷 67-74页

作者：董恩强曹月玲宫磊刘晓萍常志巧吴晓莉北京卫星导航中心北京100094 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

北斗卫星导航信号采用三个频点工作,可以利用伪距双频组差方法解算电离层电子含量,为实时监视中国区域电离层变化提供新的技术手段.中国中低纬度处于电离层赤道异常变化区,在北纬20°±5°区域时常发生较大梯度的电离层变化.利用北斗实... 详细信息

北斗卫星导航信号采用三个频点工作,可以利用伪距双频组差方法解算电离层电子含量,为实时监视中国区域电离层变化提供新的技术手段.中国中低纬度处于电离层赤道异常变化区,在北纬20°±5°区域时常发生较大梯度的电离层变化.利用北斗实时多频伪距和相位观测数据,采用相位平滑伪距方法计算电离层穿刺点电子含量,分析通过北斗系统GEO卫星监测的电离层周日变化特性;采用多面函数方法拟合中国区域1°×1°分辨率的电离层延迟量,每5 min绘制一幅中国区域电离层图,观测区域所有电离层穿刺点拟合残差RMS为2.778TECU;分析北斗系统实时监测中国区域电离层异常情况,当发生电离层异常变化时,相邻两天的VTEC(Vertical Total Electronic Content)峰值相差约60 TECU.

关键词：北斗系统电离层延迟多面函数区域电离层图电离层异常

时变转速下基于改进图注意力网络的轴承半监督故障诊断

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电子与信息学报 2023年第5期45卷 1550-1558页

作者：邵海东颜深肖一鸣刘翊湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030 国家先进轨道交通装备创新中心株洲412000

新近的基于图神经网络(GNN)的轴承半监督故障诊断研究仍存在标签信息挖掘不充分和诊断场景较理想等问题。工程实际中,轴承经常运行于启停等时变转速工况,且故障标签样本的获取成本越发昂贵。针对以上挑战,该文提出时变转速下基于改进图... 详细信息

新近的基于图神经网络(GNN)的轴承半监督故障诊断研究仍存在标签信息挖掘不充分和诊断场景较理想等问题。工程实际中,轴承经常运行于启停等时变转速工况,且故障标签样本的获取成本越发昂贵。针对以上挑战,该文提出时变转速下基于改进图注意力网络(GAT)的轴承半监督故障诊断新方法。基于K最近邻(KNN)算法和平滑假设(SA)设计伪标签传播策略,将标签信息沿边传播给分布相似的邻域样本,从而充分利用有限样本的标签信息。将每个振动频谱样本视为一个节点,构建基于节点级图注意力网络的半监督学习模型,通过注意力机制进一步挖掘代表性的轴承故障特征。将所提方法用于分析两组时变转速下轴承故障实验数据,结果表明所提方法能够在不超过2%的低标签率情况下,准确诊断轴承的不同故障模式,性能优于其他常用的图神经网络半监督学习方法。

关键词：轴承故障诊断改进图注意力网络时变转速半监督学习极低标签率

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87颗南天区射电源的高灵敏度天体测量

中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第4期53卷 99-111页

作者：吴德舒逢春甘江英何旋黄逸丹中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

国际天球参考架(International Celestial Reference Frame,ICRF)由河外射电源的精确位置实现.针对参考射电源在南天区数量偏少、位置精度偏低的问题,本文利用包括中国四个甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)台... 详细信息

国际天球参考架(International Celestial Reference Frame,ICRF)由河外射电源的精确位置实现.针对参考射电源在南天区数量偏少、位置精度偏低的问题,本文利用包括中国四个甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)台站在内的亚太区域网首次开展了南天区射电源的高灵敏度天体测量实验.在[-90°,-30°]赤纬范围内的87颗目标射电源中,45颗已有少量天体测量数据,但位置精度较低,其余42颗从未进行过天体测量观测.观测实验的时间跨度为2015–2021年,自主完成了VLBI观测纲要编制、相关处理、相关后处理和天体测量参数解算,获得了87颗目标射电源的6471个观测量.综合解算结果显示,目标射电源中0448-392的位置精度最高,达到了0.14 mas.射电源实测相关流量密度结果显示,在X和S波段都小于0.3 Jy的射电源有58颗,占到了总数的67%,显示了观测实验的高灵敏度天体测量能力.本文的观测数据为24颗新的ICRF3射电源贡献了1306个观测量,其中13颗射电源是我们首次观测的,此外还有29颗射电源的1779个观测量将用于下一代国际天球参考架的构建.

关键词： VLBI 天球参考架射电天体测量相关流量密度位置精度

基于同波束VLBI测量对嫦娥五号卫星交汇对接的相对实时定位

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测绘学报 2023年第3期52卷 375-382页

作者：郭丽黄逸丹李金岭王广利王文彬郑为民中国科学院上海天文台上海200030 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030 国家基础学课公共科学数据中心北京100190

嫦娥五号(CE-5)卫星调姿复杂,包括多次星上探测器分离及交汇对接,在两器分离或靠近阶段,我国甚长基线干涉网对其进行同波束测量。CE-5首次实现了月球距离上的卫星交汇对接。基于VLBI差分时延,本文采用差分定位方法首次实时测定了CE-5轨... 详细信息

嫦娥五号(CE-5)卫星调姿复杂,包括多次星上探测器分离及交汇对接,在两器分离或靠近阶段,我国甚长基线干涉网对其进行同波束测量。CE-5首次实现了月球距离上的卫星交汇对接。基于VLBI差分时延,本文采用差分定位方法首次实时测定了CE-5轨返组合体与上升器交汇对接过程中的相对位置。该方法能够更加直观快速地判断对接状态。CE5首次在月球以远的距离上对卫星实施月球轨道逃逸制动,本文采用瞬时状态归算方法实时监测了CE-5轨返组合体两次月地转移入射的制动过程,精确判断了轨道制动的状态,为后续深空探测的定位及轨道制动提供借鉴。

关键词：甚长基线干涉定位归算瞬时状态参量归算嫦娥五号轨道制动

全极化GNSS-R陆面参数延迟多普勒图模型

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测绘学报 2018年第B12期47卷 101-108页

作者：吴学睿金双根中国科学院上海天文台上海200030 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030 中国科学院行星科学重点实验室上海200030

目前,针对GNSS-R的研究多从观测角度出发,对其散射机理研究相对较少。本文针对GNSS-R(GNSS-reflectometry)反射信号陆面参数的延迟多普勒图理论模型展开研究,对于陆面参数(裸土、植被)的双站散射特性的计算采用修改后的随机粗糙面散射... 详细信息

目前,针对GNSS-R的研究多从观测角度出发,对其散射机理研究相对较少。本文针对GNSS-R(GNSS-reflectometry)反射信号陆面参数的延迟多普勒图理论模型展开研究,对于陆面参数(裸土、植被)的双站散射特性的计算采用修改后的随机粗糙面散射模型和零阶/一阶辐射传输方程模型。通过该模型模拟分析了裸土、植被参数变化时,相应的延迟多普勒图的变化。同时为利用极化信息进行相应地物参数地后向反演,模型中增加全极化计算功能。全极化GNSS+R陆面参数延迟多普勒图理论模型的研究有助于星载数据的解释、地表试验设计、数据仿真和后向反演算法的开发。

关键词： GNSS-R 延迟多普勒图裸土植被极化