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基于深度神经网络和光度序列数据的卫星平台分类识别方法研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：陈浩刘通张延鑫北京跟踪与通信技术研究所中国科学院空间应用工程与技术中心

空间目标的光度序列数据与目标的形状、尺寸、材质和运动等特性信息紧密相关，为了利用光度序列数据反演卫星平台的类别，提出了基于深度神经网络和光度序列数据的卫星平台分类识别方法。对用于神经网络训练的光度序列数据进行了距离修... 详细信息

空间目标的光度序列数据与目标的形状、尺寸、材质和运动等特性信息紧密相关，为了利用光度序列数据反演卫星平台的类别，提出了基于深度神经网络和光度序列数据的卫星平台分类识别方法。对用于神经网络训练的光度序列数据进行了距离修正、相位角修正、平滑滤波和插值等预处理分析。构建了可以同时提取空间目标时序特征和空间特征的卷积LSTM网络，对火箭、铱星、GlobalStar卫星和空间碎片4类目标分类平均正确率为73.80%，优于卷积神经网络的平均值70.43%。仿真了BY、DMSP、FIA、GSSAP等7类卫星平台的光度序列数据，并进行深度神经网络扩展验证，得到的卫星平台分类正确率大幅度提升至超过90%。

关键词：卫星平台分类光度序列数据 LSTM网络卷积神经网络

GPS/BDS-3卫星姿态产品评估及对精密数据处理的影响

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：耿涛赵普谢新程凌岳武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉大学测绘学院

卫星姿态对全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）精密数据处理具有重要影响，国际卫星导航服务组织（international GNSS service，IGS）分析中心使用ORBEX（ORBit EXchange）格式以四元数形式发布卫星姿态产... 详细信息

卫星姿态对全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）精密数据处理具有重要影响，国际卫星导航服务组织（international GNSS service，IGS）分析中心使用ORBEX（ORBit EXchange）格式以四元数形式发布卫星姿态产品。评估了2023年全年四家IGS MGEX（multi-GNSS experiment）分析中心的GPS/BDS-3卫星姿态产品，重点分析了偏航机动时期各分析中心的姿态差异，并研究了姿态产品对精密数据处理的影响。评估武汉大学（Wuhan university，WUM）、欧洲定轨中心（center for orbit determination in Europe，COD）、德国地学中心（GeoForschungsZentrum，GFZ）和法国国家空间研究中心（centre national d’etudes spatiales，CNES）姿态产品发现：在卫星偏航机动时期，不同分析中心使用了不同姿态模型，其中GFZ产品与其他分析中心差异较大，偏航角差异可达180°，且存在偏航角跳变等现象；除GPS Block IIF卫星外，WUM与COD产品较为一致。与名义姿态相比，姿态产品可以显著改善GPS/BDS-3卫星钟差的连续性，当四元数姿态与名义姿态偏转方向相反时，钟差二次差序列标准差下降85%。用户需要使用与服务端轨道钟差配套的卫星姿态产品，不一致的姿态会影响卫星天线相位中心和相位缠绕改正；与名义姿态相比，姿态产品使东、北、高方向的动态精密单点定位精度分别提升了31%、20%、28%。

关键词：北斗三号卫星偏航姿态姿态四元数卫星钟差估计精密单点定位

基于弯沉斜率的CRTS-Ⅱ板CA砂浆层脱空长度评估方法

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 826-836页

作者：王广琦毛庆洲李清泉夏梦璇穆远博武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 深圳大学广东省城市空间信息工程重点实验室广东深圳518060

列车运动条件下CA砂浆层脱空病害的定量检测缺乏有效的评估指标,而基于轨道/车辆响应特征和轨道线形变化的检测方法以定性判断为主。为解决上述问题,采用弯沉斜率作为脱空长度病害的评估指标,开展多种条件下脱空长度的定量评估研究。首... 详细信息

列车运动条件下CA砂浆层脱空病害的定量检测缺乏有效的评估指标,而基于轨道/车辆响应特征和轨道线形变化的检测方法以定性判断为主。为解决上述问题,采用弯沉斜率作为脱空长度病害的评估指标,开展多种条件下脱空长度的定量评估研究。首先,基于欧拉伯努利梁理论和Winkler模型,推导出轨道板弯沉斜率与变形速度之间的关系。建立车辆-轨道有限元动力学模型,设置多种不同的脱空长度。其次,研究列车以不同速度通过病害区域时,轨道板表面特定区域变形速度的分布情况,统计该过程中轨道板最大变形速度出现的位置与轮对中心的间距。再次,基于线性递减粒子群优化算法,求解最优的变形速度测量位置。最后,分析弯沉斜率的变化规律及其与脱空长度的关联。研究结果表明:弯沉斜率与脱空长度呈正相关,因此弯沉斜率不仅可以用于砂浆层脱空的识别,还可以用于脱空长度的定量评估;在不同的脱空工况下,变形速度的最优测量位置位于列车轮对中心前方2.4 m处,该位置对应的变形速度能更有效地反映出脱空产生的影响;在不同的速度条件下,弯沉斜率的平均绝对百分比误差的平均值为13.7%,对应位置变形速度的平均绝对百分比误差的平均值为112.93%;揭示了不同脱空工况条件下弯沉斜率的变化规律,给出了7种脱空条件下弯沉斜率变化的参考范围。

关键词：无砟轨道水泥沥青砂浆脱空变形速度弯沉斜率

结合三维点云的SAR卫星监测拱坝变形方法研究

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人民长江 2024年

作者：曾广栋陈一鸣侯春尧谭大文刘杰李陶中国长江电力股份有限公司长江空间信息技术工程有限公司(武汉) 国家大坝安全工程技术研究中心武汉大学卫星导航定位技术研究中心

我国长江流域的高坝大库运行安全事关流域安全。变形监测是大坝安全运行的重要支撑，目前主要依靠正倒垂系统和测绘技术进行mm级高精度监测。本文提出了一种结合三维点云的高分辨率SAR卫星监测拱坝变形方法，基于坝体三维点云模型和卫... 详细信息

我国长江流域的高坝大库运行安全事关流域安全。变形监测是大坝安全运行的重要支撑，目前主要依靠正倒垂系统和测绘技术进行mm级高精度监测。本文提出了一种结合三维点云的高分辨率SAR卫星监测拱坝变形方法，基于坝体三维点云模型和卫星成像参数构建了坝体侧面高程相位模型，解决了传统数字地形无法获取坝体侧面高程相位的难题，实现了mm级精度的拱坝形变场提取。基于拱坝受蓄水压力产生上下游方向水平位移的物理特性，将雷达卫星视线向形变转换到拱坝水平位移方向，使两种不同源数据对比具备一致性条件。通过某高拱坝的高分辨率SAR数据实测结果与大坝正倒垂变形观测数据的联合验证，本文观测到的坝体水平变形统计结果精度可达4mm左右。随着SAR卫星分辨率的提高和数量的增加，本方法有望能够实现更高频次和更高精度的坝体变形监测。

关键词：星载InSAR 变形监测拱坝 Lidar 差分干涉测量

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物联网设备识别及异常检测研究综述

软件学报 2024年第1期35卷 288-308页

作者：樊琳娜李城龙吴毅超段晨鑫王之梁林海杨家海清华大学网络科学与网络空间研究院北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心北京100084 国防科技大学信息通信学院湖北武汉430019

随着物联网技术的发展,物联网设备广泛应用于生产和生活的各个领域,但也为设备资产管理和安全管理带来了严峻的挑战.首先,由于物联网设备类型和接入方式的多样性,网络管理员通常难以得知网络中的物联网设备类型及运行状态.其次,物联网... 详细信息

随着物联网技术的发展,物联网设备广泛应用于生产和生活的各个领域,但也为设备资产管理和安全管理带来了严峻的挑战.首先,由于物联网设备类型和接入方式的多样性,网络管理员通常难以得知网络中的物联网设备类型及运行状态.其次,物联网设备由于其计算、存储资源有限,难以部署传统防御措施,正逐渐成为网络攻击的焦点.因此,通过设备识别了解网络中的物联网设备并基于设备识别结果进行异常检测,以保证其正常运行尤为重要.近几年来,学术界围绕上述问题开展了大量的研究.系统地梳理物联网设备识别和异常检测方面的相关工作.在设备识别方面,根据是否向网络中发送数据包,现有研究可分为被动识别方法和主动识别方法.针对被动识别方法按照识别方法、识别粒度和应用场景进行进一步的调研,针对主动识别方法按照识别方法、识别粒度和探测粒度进行进一步的调研.在异常检测方面,按照基于机器学习算法的检测方法和基于行为规范的规则匹配方法进行梳理.在此基础上,总结物联网设备识别和异常检测领域的研究挑战并展望其未来发展方向.

关键词：物联网设备识别异常检测

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智能驾驶高精地图发展与展望

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第4期49卷 491-505,F0002页

作者：李必军郭圆周剑唐有辰董全华李治江武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079 北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所北京100871 武汉大学图像传播与印刷包装研究中心湖北武汉430079 武汉大学信息管理学院湖北武汉430079

高精地图的发展在智能交通的推进中发挥着关键作用,是打造智能汽车与智慧城市“数据大脑”的基石,同时可推动智慧物流网络与交通安全风险监测网络的发展。从地图信息传输模型的角度出发,对已有的高精地图模型进行了分析,提出基于地图认... 详细信息

高精地图的发展在智能交通的推进中发挥着关键作用,是打造智能汽车与智慧城市“数据大脑”的基石,同时可推动智慧物流网络与交通安全风险监测网络的发展。从地图信息传输模型的角度出发,对已有的高精地图模型进行了分析,提出基于地图认知机理构建高精地图的思路,并对国内外高精地图格式标准进行了对比,提出了中国智能驾驶高精地图在标准编制时应遵循的原则。同时,从地图采集、处理与审核等维度展开,分析了当前高精地图生产与更新的关键技术,并通过车辆的规划与感知等应用实例,对高精地图的应用现状进行了分析。中国高精地图发展面临着模型复杂、生产更新能力难以满足发展需要、地理信息安全风险以及应用深度不足等挑战。针对以上挑战,所提出的基于认知模型建立高精地图闭环架构的思路,强调了保障数据安全、推动智能审图的重要性,指出了高精地图的广泛应用前景。

关键词：高精地图认知地图智能驾驶人工智能

面向地学分析AI建模的地理信息服务层次网络模型

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测绘学报 2024年

作者：吴华意赵安琪梁健源侯树洋武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室地球空间信息技术协同创新中心

在人工智能生成（AIGC）和大语言模型（LLM）的大背景下，如何提升地学分析模型构建的智能化水平已成为业界广泛关注的焦点。为此，本文提出地理信息服务层次网络模型5-HiNet，基于需求描述、抽象模型、功能模块、服务接口、函数实例的... 详细信息

在人工智能生成（AIGC）和大语言模型（LLM）的大背景下，如何提升地学分析模型构建的智能化水平已成为业界广泛关注的焦点。为此，本文提出地理信息服务层次网络模型5-HiNet，基于需求描述、抽象模型、功能模块、服务接口、函数实例的五层子网络结构对海量地学分析模型进行建模，由抽象到具体逐层描述地学分析模型的实现过程，固化模型中的知识，形成面向地学分析模型的完备知识体系。5-HiNet模型能够进一步与大语言模型（LLM）进行耦合，实现地学分析模型的智能化生成。本文通过实现一个原型系统和应用案例，初步验证了5-HiNet的可行性，并为未来研究和应用提供新的方向和思路。

关键词：地理信息服务地学分析模型层次网络领域知识智能化生成

利用COSMIC-1/2 IonPrf产品分析中国区域近15年电离层时空变化特征

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第5期49卷 765-774页

作者：陆浩楠叶世榕张庆兰夏朋飞鄂盛龙武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 国家基础地理信息中心北京100830 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510620

利用2006—2020年中国区域的COSMIC-1/2(constellation observing system for meteorology ionosphere and climate-1/2)IonPrf产品数据,分析了中国区域电离层时空变化特征。首先介绍新一代COSMIC-2在中国以及全球区域的数据质量状况;然后对IonPrf产品的数据质量控制和电离层特征参数提取方法进行说明;最后,以不同时间尺度统计分析了中国区域近15年电离层特征参数在一个完整太阳活动周期不同活动水平下的时空变化特征。统计结果表明,中国区域电离层变化具有与太阳活动相关的周年变化、季节变化和日变化特征;周年变化中具有明显空间分布特征,以30°N左右为界,中国南方地区峰值密度NmF2、峰值高度HmF2和电子总含量(total electron content,TEC)年均值普遍高于北方地区;在月份季节变化中,NmF2和TEC最大值一般出现在3月、10月,最小值出现在6月、7月,仅中国南方部分地区存在冬季异常现象,且春、夏季的HmF2均值大于秋、冬季;在日变化中,NmF2和TEC的最大值主要出现在地方时(local time,LT)12:00—16:00,且峰值对应的地方时随纬度升高而向前推移。当太阳活动高年时,日落后NmF2和TEC仍保持较高水平。HmF2在中国南方地区最大值出现在LT 12:00—16:00,最小值出现在LT 05:00—07:00,北方地区HmF2的值白天普遍低于夜间。

关键词： COSMIC-1/2 电离层时空特征中国区域 IonPrf产品

顾及残差插值补偿的区域CORS对流层延迟建模研究

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测绘地理信息 2024年第5期49卷 19-23页

作者：欧书圆张卫星武汉大学测绘学院武汉大学卫星导航定位技术研究中心

针对基于GPS数据校正InSAR大气误差存在的空间插值问题，本文利用南加州SCIGN网观测数据对几种顾及地形因素的对流层延迟插值模型进行精度验证，并提出了利用模型残差的内插值来补偿模型自身误差的方法，同时对残差反距离插值中权重的... 详细信息

针对基于GPS数据校正InSAR大气误差存在的空间插值问题，本文利用南加州SCIGN网观测数据对几种顾及地形因素的对流层延迟插值模型进行精度验证，并提出了利用模型残差的内插值来补偿模型自身误差的方法，同时对残差反距离插值中权重的幂值进行了研究，结果表明：H1QM1、H1QM3、EH1QX1、EH1QX3这4种模型精度为毫米级，实验中前3种模型使用反距离的1.5次方或2次方定权的残差插值补偿效果最佳，补偿精度为亚毫米级，EH1QX3模型起反向改正。

关键词： InSAR 大气误差对流层延迟残差插值