本文主要研究内容
作者孙小荣（2019）在《GPS反射信号建模及其应用研究》一文中研究指出：GPS反射信号与测站所处环境密切相关,故而体现出“双刃剑”作用。其负面影响表现为降低导航定位的精度;积极作用体现在可有效利用GPS反射信号反演地表环境的相关信息。主要研究了反射信号特性、GPS基线向量多路径误差反演、基于SNR的GPS-IR技术机理、GPS-IR技术测量湖面高度与土壤含水量、镜面反射点位置与反射区域估计等问题。主要研究内容和成果如下:1.研究了任意位置和地表反射物对反射信号相位延迟的影响,比较了多路径误差的经典合成信号模型和HM合成信号模型的区别,分析了GPS信噪比观测值的形态。实验表明:(1)对于任意位置反射物,反射物的大地方位角、高度角和反射距离对反射信号相位延迟的影响均较大;(2)对于地表反射物,垂直反射距离和卫星高度角对反射信号相位延迟的影响较大;(3)与经典合成信号模型相比,HM合成信号模型表示反射信号的变化更加合理;(4)信噪比观测值序列呈近似“抛物线+余弦曲线”形态。2.针对半参数模型反演GPS基线向量多路径误差秩亏问题,提出了参数分类约束的广义选权拟合法。推导了基于虚拟观测值的广义选权拟合等价模型和GPS基线向量误差在不同坐标系间的传播公式。结合等价模型和半参数模型来反演GPS基线向量多路径误差,将基线向量和多路径误差均作为未知参数进行约束估计,并对两者分别构造虚拟观测值,在此基础上构造了合适的正则化矩阵。等价模型能够反演出多路径误差,同时削弱了多路径误差对GPS精密定位结果的影响。3.鉴于现有研究对GPS-IR技术的反射波接收、低高度角信噪比观测值的使用、信噪比残差的形态等机理还未阐释清楚,且几乎是通过实验进行解释,因此,从理论和实验两个方面对GPS-IR技术机理进行了分析。理论和实验证明:GPS卫星发射的右旋圆极化波经一次反射后部分转换为左旋圆极化波,转换比例随着高度角和介电常数增大而变大,当右旋圆极化波垂直入射到理想导体表面时,经一次反射才能全部转换为左旋圆极化波;同时在测量型GPS接收机安装有抑径板的情况下,因衍射现象的存在,测量型GPS接收机天线仍能接收反射波中的右旋圆极化波。当高度角越小或介电常数越大时,GPS入射波中的垂直极化波和平行极化波的能量透射到反射物中就越少,其反射波的强度就越大,信噪比受反射波影响就越严重,且能够接收的右旋圆极化波较多,因此GPS-IR使用的是低高度角(如30°以下)的信噪比观测值。当高度角变化范围较小时,信噪比残差序列呈近似“余弦曲线”形态,从而建立了基于信噪比残差的反演模型。4.研究了GPS-IR在测量湖面高度和土壤含水量中的应用。(1)针对Lomb-Scargle频谱分析法只能处理弱噪声的大样本观测值,在GPS-IR测量湖面高度中,提出利用信赖域法解算反射信号参数,并分析了原始单位信噪比和单位线性化的信噪比对结果的影响。当SNR观测值正常时,Lomb-Scargle频谱分析法和信赖域法结果几乎一致,但当SNR观测值异常时,后者优于前者;信噪比单位线性化可能会改变其形态,使反射信号参数估计结果出现异常,信赖域法应使用原始单位信噪比;在外界条件良好的情况下,多颗卫星测量湖面高度的均值偏差、均方根误差都在±4cm以内,表明估计结果具有较高的精确度。(2)针对GPS-IR测量土壤含水量模型的系数矩阵存在误差,提出利用总体最小二乘法进行反射信号参数估计,并研究了反射信号相位与土壤含水量之间的函数关系;部分情形下,总体最小二乘法估计反射信号参数结果比最小二乘法准确;反射信号相位与土壤含水量间存在较强的相关性,两者符合线性关系,但在连续降雨条件下会存在较大误差。5.研究了镜面反射点位置和反射区域估计方法。(1)针对现有镜面反射点位置估计算法偏差较大且计算效率低的问题,提出了基于地球椭球面法线的椭球面算法和基于站心坐标系的平面算法。椭球面算法只要给定镜面反射点的高程,就能确定其在实际反射面上的空间位置,能够适用于GPS接收机位于任何位置情形,且迭代次数少,即使镜面反射点的高程不准确,其对平面位置的影响也较小;平面算法适用于GPS接收机靠近反射面情形,计算过程比椭球面算法更加简单,且无需迭代计算,效率更高。(2)镜面反射点位置在不同坐标系间转换时,针对平面四参数坐标转换模型法方程系数矩阵病态性的问题,提出中心化坐标与缩小误差方程系数相结合的方法,有效改善了法方程系数矩阵的结构与病态性,获取到稳定可靠的转换参数;分析了Bursa和Molodensky模型的适用条件,对于小区域坐标转换使用Molodensky模型,大区域使用Bursa模型。(3)推导了GPS点位误差在不同坐标系间的传播公式,证明了基线向量误差与点位误差传播方法的等价性。
Abstract
GPSfan she xin hao yu ce zhan suo chu huan jing mi qie xiang guan ,gu er ti xian chu “shuang ren jian ”zuo yong 。ji fu mian ying xiang biao xian wei jiang di dao hang ding wei de jing du ;ji ji zuo yong ti xian zai ke you xiao li yong GPSfan she xin hao fan yan de biao huan jing de xiang guan xin xi 。zhu yao yan jiu le fan she xin hao te xing 、GPSji xian xiang liang duo lu jing wu cha fan yan 、ji yu SNRde GPS-IRji shu ji li 、GPS-IRji shu ce liang hu mian gao du yu tu rang han shui liang 、jing mian fan she dian wei zhi yu fan she ou yu gu ji deng wen ti 。zhu yao yan jiu nei rong he cheng guo ru xia :1.yan jiu le ren yi wei zhi he de biao fan she wu dui fan she xin hao xiang wei yan chi de ying xiang ,bi jiao le duo lu jing wu cha de jing dian ge cheng xin hao mo xing he HMge cheng xin hao mo xing de ou bie ,fen xi le GPSxin zao bi guan ce zhi de xing tai 。shi yan biao ming :(1)dui yu ren yi wei zhi fan she wu ,fan she wu de da de fang wei jiao 、gao du jiao he fan she ju li dui fan she xin hao xiang wei yan chi de ying xiang jun jiao da ;(2)dui yu de biao fan she wu ,chui zhi fan she ju li he wei xing gao du jiao dui fan she xin hao xiang wei yan chi de ying xiang jiao da ;(3)yu jing dian ge cheng xin hao mo xing xiang bi ,HMge cheng xin hao mo xing biao shi fan she xin hao de bian hua geng jia ge li ;(4)xin zao bi guan ce zhi xu lie cheng jin shi “pao wu xian +yu xian qu xian ”xing tai 。2.zhen dui ban can shu mo xing fan yan GPSji xian xiang liang duo lu jing wu cha zhi kui wen ti ,di chu le can shu fen lei yao shu de an yi shua quan ni ge fa 。tui dao le ji yu xu ni guan ce zhi de an yi shua quan ni ge deng jia mo xing he GPSji xian xiang liang wu cha zai bu tong zuo biao ji jian de chuan bo gong shi 。jie ge deng jia mo xing he ban can shu mo xing lai fan yan GPSji xian xiang liang duo lu jing wu cha ,jiang ji xian xiang liang he duo lu jing wu cha jun zuo wei wei zhi can shu jin hang yao shu gu ji ,bing dui liang zhe fen bie gou zao xu ni guan ce zhi ,zai ci ji chu shang gou zao le ge kuo de zheng ze hua ju zhen 。deng jia mo xing neng gou fan yan chu duo lu jing wu cha ,tong shi xiao ruo le duo lu jing wu cha dui GPSjing mi ding wei jie guo de ying xiang 。3.jian yu xian you yan jiu dui GPS-IRji shu de fan she bo jie shou 、di gao du jiao xin zao bi guan ce zhi de shi yong 、xin zao bi can cha de xing tai deng ji li hai wei chan shi qing chu ,ju ji hu shi tong guo shi yan jin hang jie shi ,yin ci ,cong li lun he shi yan liang ge fang mian dui GPS-IRji shu ji li jin hang le fen xi 。li lun he shi yan zheng ming :GPSwei xing fa she de you xuan yuan ji hua bo jing yi ci fan she hou bu fen zhuai huan wei zuo xuan yuan ji hua bo ,zhuai huan bi li sui zhao gao du jiao he jie dian chang shu zeng da er bian da ,dang you xuan yuan ji hua bo chui zhi ru she dao li xiang dao ti biao mian shi ,jing yi ci fan she cai neng quan bu zhuai huan wei zuo xuan yuan ji hua bo ;tong shi zai ce liang xing GPSjie shou ji an zhuang you yi jing ban de qing kuang xia ,yin yan she xian xiang de cun zai ,ce liang xing GPSjie shou ji tian xian reng neng jie shou fan she bo zhong de you xuan yuan ji hua bo 。dang gao du jiao yue xiao huo jie dian chang shu yue da shi ,GPSru she bo zhong de chui zhi ji hua bo he ping hang ji hua bo de neng liang tou she dao fan she wu zhong jiu yue shao ,ji fan she bo de jiang du jiu yue da ,xin zao bi shou fan she bo ying xiang jiu yue yan chong ,ju neng gou jie shou de you xuan yuan ji hua bo jiao duo ,yin ci GPS-IRshi yong de shi di gao du jiao (ru 30°yi xia )de xin zao bi guan ce zhi 。dang gao du jiao bian hua fan wei jiao xiao shi ,xin zao bi can cha xu lie cheng jin shi “yu xian qu xian ”xing tai ,cong er jian li le ji yu xin zao bi can cha de fan yan mo xing 。4.yan jiu le GPS-IRzai ce liang hu mian gao du he tu rang han shui liang zhong de ying yong 。(1)zhen dui Lomb-Scarglepin pu fen xi fa zhi neng chu li ruo zao sheng de da yang ben guan ce zhi ,zai GPS-IRce liang hu mian gao du zhong ,di chu li yong xin lai yu fa jie suan fan she xin hao can shu ,bing fen xi le yuan shi chan wei xin zao bi he chan wei xian xing hua de xin zao bi dui jie guo de ying xiang 。dang SNRguan ce zhi zheng chang shi ,Lomb-Scarglepin pu fen xi fa he xin lai yu fa jie guo ji hu yi zhi ,dan dang SNRguan ce zhi yi chang shi ,hou zhe you yu qian zhe ;xin zao bi chan wei xian xing hua ke neng hui gai bian ji xing tai ,shi fan she xin hao can shu gu ji jie guo chu xian yi chang ,xin lai yu fa ying shi yong yuan shi chan wei xin zao bi ;zai wai jie tiao jian liang hao de qing kuang xia ,duo ke wei xing ce liang hu mian gao du de jun zhi pian cha 、jun fang gen wu cha dou zai ±4cmyi nei ,biao ming gu ji jie guo ju you jiao gao de jing que du 。(2)zhen dui GPS-IRce liang tu rang han shui liang mo xing de ji shu ju zhen cun zai wu cha ,di chu li yong zong ti zui xiao er cheng fa jin hang fan she xin hao can shu gu ji ,bing yan jiu le fan she xin hao xiang wei yu tu rang han shui liang zhi jian de han shu guan ji ;bu fen qing xing xia ,zong ti zui xiao er cheng fa gu ji fan she xin hao can shu jie guo bi zui xiao er cheng fa zhun que ;fan she xin hao xiang wei yu tu rang han shui liang jian cun zai jiao jiang de xiang guan xing ,liang zhe fu ge xian xing guan ji ,dan zai lian xu jiang yu tiao jian xia hui cun zai jiao da wu cha 。5.yan jiu le jing mian fan she dian wei zhi he fan she ou yu gu ji fang fa 。(1)zhen dui xian you jing mian fan she dian wei zhi gu ji suan fa pian cha jiao da ju ji suan xiao lv di de wen ti ,di chu le ji yu de qiu tuo qiu mian fa xian de tuo qiu mian suan fa he ji yu zhan xin zuo biao ji de ping mian suan fa 。tuo qiu mian suan fa zhi yao gei ding jing mian fan she dian de gao cheng ,jiu neng que ding ji zai shi ji fan she mian shang de kong jian wei zhi ,neng gou kuo yong yu GPSjie shou ji wei yu ren he wei zhi qing xing ,ju die dai ci shu shao ,ji shi jing mian fan she dian de gao cheng bu zhun que ,ji dui ping mian wei zhi de ying xiang ye jiao xiao ;ping mian suan fa kuo yong yu GPSjie shou ji kao jin fan she mian qing xing ,ji suan guo cheng bi tuo qiu mian suan fa geng jia jian chan ,ju mo xu die dai ji suan ,xiao lv geng gao 。(2)jing mian fan she dian wei zhi zai bu tong zuo biao ji jian zhuai huan shi ,zhen dui ping mian si can shu zuo biao zhuai huan mo xing fa fang cheng ji shu ju zhen bing tai xing de wen ti ,di chu zhong xin hua zuo biao yu su xiao wu cha fang cheng ji shu xiang jie ge de fang fa ,you xiao gai shan le fa fang cheng ji shu ju zhen de jie gou yu bing tai xing ,huo qu dao wen ding ke kao de zhuai huan can shu ;fen xi le Bursahe Molodenskymo xing de kuo yong tiao jian ,dui yu xiao ou yu zuo biao zhuai huan shi yong Molodenskymo xing ,da ou yu shi yong Bursamo xing 。(3)tui dao le GPSdian wei wu cha zai bu tong zuo biao ji jian de chuan bo gong shi ,zheng ming le ji xian xiang liang wu cha yu dian wei wu cha chuan bo fang fa de deng jia xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国矿业大学的孙小荣，发表于刊物中国矿业大学2019-07-18论文，是一篇关于反射信号论文,选权拟合法论文,技术论文,湖面高度和土壤含水量论文,镜面反射点论文,中国矿业大学2019-07-18论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国矿业大学2019-07-18论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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