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当期目录

    2014年 第43卷 第11期    刊出日期:2014-11-20
    学术论文
    渤海湾航空重力及其在海域大地水准面精化中的应用
    孙中苗 翟振和 肖云
    2014, 43(11):  1101-1108.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0174
    摘要 ( 404 )   HTML   PDF (1470KB) ( 1259 )  
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    近海航空重力数据在陆海大地水准面统一中起着重要作用。近三年来,利用我国首套航空重力测量系统(CHAGS)完成了渤海湾地区近20万平方千米的5??5?格网平均重力异常数据的获取。本文首先介绍了渤海湾地区航空重力测量的概况,给出了航空重力测量数据的处理要点;然后,详细讨论了航空重力测量的精度评估方法,其中针对该区域的测线布设特点,提出了“重叠格网比较法”以评估格网平均重力异常的内符合精度。结果表明,对于5?的波长分辨率,交叉点重力异常不符值在抗差后的中误差约为1.5mGal,重叠格网法获得的5??5?格网平均重力异常的中误差约为1.6mGal;5??5?格网重力异常与卫星测高和船测重力的比较精度优于3.0mGal;由航空重力测量获得的1??1?格网平均重力异常与GOCE卫星重力位模型的计算值相比较,其系统性差异小于0.5mGal、中误差约为2.7mGal。利用航空重力数据后,渤海湾区域大地水准面的精度由EGM2008模型的约23cm提高到约12cm。

    高空飞行器被动段运行轨迹精密解算方法
    翟国君 卞光浪 孙君亮 李连登 项树林 童艳
    2014, 43(11):  1109-1117.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0177
    摘要 ( 285 )   HTML   PDF (1167KB) ( 932 )  
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    如何精确解算高空飞行器被动段运行轨迹是航天测控领域研究热点与难点问题。在分析空间飞行器受力状况基础上,建立了严密飞行器运动状态方程,采用层次聚类分析方法构建了落点数据质量控制方案。通过仿真试验研究了空气阻力、地球引力和积分迭代步长等要素对飞行器运行轨迹影响,检验了落点预报质量控制方案可行性和有效性。结论表明:提出的数学模型能够高精度地解算出飞行器被动段运行轨迹,实现了落点位置自动化预报处理。

    卫星双向载波相位时间频率传递及其误差分析
    荆文芳 卢晓春 刘枫 王瑾 赵丹宁
    2014, 43(11):  1118-1126.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0175
    摘要 ( 276 )   HTML   PDF (2138KB) ( 1206 )  
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    深入解析了基于码伪距测量的卫星双向时间频率传递(TWSTFT)原理,对其误差进行了分析,其精度主要受码速率的限制,难于满足更高精度要求;文章提出了基于载波相位的卫星双向时间频率传递方法,载波频率高,波长短,从理论上分析了以其作为TWSTFT伪距测量的参数可大幅度提高时间传递的精度;并对TWSTFT载波相位测量存在的误差源进行了初步分析,得出影响最大的因素是转发器误差、电离层误差、多径效应误差及星站相对运动引起的误差,参考GPS载波相位测量中误差消除的方法,对误差的消除方法提出建议。

    北斗导航系统卫星频间钟差偏差
    李浩军 朱卫东
    2014, 43(11):  1127-1131. 
    摘要 ( 510 )   HTML   PDF (2346KB) ( 1470 )  
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    卫星频间钟差偏差(Inter-Frequency Clock Bias, IFCB)变化特性的分析对其模型化、卫星钟稳定性的评估具有重要的意义。采用北斗(COMPASS) 2012年1月的三频数据,解算了GEO卫星的IFCB并分析了其时序特性。为了削弱粗差对解算结果的影响,采用了抗差估计算法。针对GEO卫星IFCB的特性,提出了GEO卫星IFCB的经验模型。结果表明,二次曲线函数能较好的描述GEO卫星的IFCB,并达到71%以上的改正效果。

    多GNSS融合的北斗卫星精密定轨
    刘伟平 郝金明 李建文 陈明剑
    2014, 43(11):  1132-1138.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0186
    摘要 ( 621 )   HTML   PDF (1138KB) ( 1647 )  
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    提供高精度的精密轨道产品对北斗系统的推广应用具有重要意义。给出了一种基于模糊度固定的北斗卫星多系统融合非差精密定轨方法,重点推导论述了模糊度固定的实现方法,并结合实测数据,对其精密定轨效果进行了分析,初步分析结果表明:利用本文方法,北斗GEO、IGSO、MEO卫星三维定轨精度分别达到1.263m、0.214m、0.134m,三类卫星径向定轨精度平均优于10cm,IGSO和MEO已经基本优于5cm;模糊度固定以后,北斗卫星三维定轨精度平均提高了21.8%,轨道切向精度改善最为明显,其中又以GEO卫星改进最大。 

    三维坐标转换的通用整体最小二乘算法
    方兴 曾文宪 刘经南 姚宜斌
    2014, 43(11):  1139-1143.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0193
    摘要 ( 556 )   HTML   PDF (891KB) ( 1771 )  
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    三维坐标转换模型属于非线性EIV(errors-in-variables)模型,现有整体最小二乘算法均设定了某些特殊假设条件,如仅适用于小角度或者属于非统计意义上的数值解,并且不能用于结构性的系数矩阵等,算法适用性受到极大限制。本文提出了三维坐标转换模型的通用加权整体最小二乘算法,该算法适用于任意旋转角度以及一般性的权矩阵情况下的三维坐标转换模型,并且将结构性系数矩阵、同时包含随机和非随机元素的系数矩阵等情况纳入到了统一的坐标转换模型算法。实例计算表明,本文提出的算法具有通用性,适用于实际应用中的各类三维坐标转换模型。

    常加速度模型的简化自协方差最小二乘法
    林旭 罗志才 姚朝龙
    2014, 43(11):  1144-1150.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0143
    摘要 ( 325 )   HTML   PDF (1508KB) ( 1030 )  
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    “当前”统计模型自适应算法并非真正意义上的自适应目标跟踪算法,其性能与其中关键参数的选择有着直接的关系。本文以常加速度模型对机动载体进行建模,顾及其状态噪声协方差矩阵满足特定结构,提出了简化的自协方差最小二乘噪声协方差估计方法,该方法通过建立新息的相关函数序列与未知噪声协方差矩阵间的函数模型,并结合最小二乘法进行噪声协方差估计。数值仿真结果表明,当载体进行阶跃加速度运动或变加速度运动时,本文所提方法的目标跟踪精度均优于“当前”统计模型自适应算法。

    不同Klobuchar模型参数的性能比较
    王斐 吴晓莉 周田 李宇翔
    2014, 43(11):  1151-1157.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0176
    摘要 ( 627 )   HTML   PDF (2865KB) ( 1281 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    对于GPS单频用户而言,电离层延迟是最重要的误差来源之一。GPS系统使用Klobuchar模型对电离层延迟进行改正,其改正数从370组常数中选取。目前全球分布的GPS测站可以获得高精度的全球电离层监测结果,GPS为什么不发播采用实测数据计算得到的Klobuchar模型参数呢?本文针对这一问题进行分析。首先对欧洲定轨中心CODE提供的全球电离层图GIM预报COPG电离层进行精度评估,然后根据COPG电离层进行Klobuchar模型参数拟合并利用IGS提供的事后高精度电离层图进行精度分析,最后将不同的电离层模型参数应用于单点定位以评估其对单频用户的影响。分析结果表明:受8参数的Klobuchar模型本身结构限制,采用全球实测数据计算的电离层模型参数与导航电文中发播的电离层模型精度相当,为55%左右。而仅采用地磁纬度45oS以北的数据拟合得到的模型参数,其电离层改正精度有明显提升,可达65%左右,但其对单频用户定位精度改善不明显。本文研究结果为我国全球电离层建模提供参考。

    轨道约束的资源三号标准景影像区域网平差
    张过 汪韬阳 李德仁 唐新明 蒋永华 潘红播 祝小勇
    2014, 43(11):  1158-1164.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0179
    摘要 ( 308 )   HTML   PDF (997KB) ( 927 )  
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    考虑到同轨道拍摄的长条带卫星影像具有相同的误差分布特性,针对资源三号的标准景影像产品,提出了基于轨道约束的卫星影像区域网平差方法。首先,根据同轨相邻影像的偏移量计算轨道影像坐标系下的像点坐标;其次,通过同轨每景影像的RFM重新生成轨道影像的RFM,同时生成补偿格网;然后,根据基于像方仿射变换的RFM对轨道影像进行区域网平差;最后,利用求得的轨道影像的仿射变换参数重新计算原始单景影像的仿射变换参数。利用不同地区资源三号测绘卫星影像数据的试验表明,基于轨道约束的卫星影像区域网平差(以下简称轨道平差)在稀疏控制条件下,其精度明显好于单景影像平差的精度。在6控情况下,太行山试验区达到平面2.504m高程3.117m,在渭南试验区达到了平面4.061m高程2.895m。试验结果证明了轨道平差的有效性和可行性。

    一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法
    潘俊 胡芬 王密 金淑英 李国元
    2014, 43(11):  1165-1173.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0180
    摘要 ( 335 )   HTML   PDF (4351KB) ( 1078 )  
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    星载非共线TDI CCD成像数据的高质量内视场拼接是保证影像后续处理和应用的基础。本文提出了一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法,该方法基于物方投影面和相机的传感器几何模型,建立了从拼接影像像点到原始影像像点的坐标转换关系,进而采用间接法影像纠正的方式对原始影像进行重采样生成拼接影像。本文在描述非共线TDI CCD严格成像几何模型之后,详细叙述了方法的基本原理、潜在的误差来源以及方法的实现流程,并通过ZY-1 02C卫星的高分辨率(HR)相机成像数据进行了试验验证,对拼接精度的分析与评价证明了方法的可行性。

    高噪声环境下基于参考影像的车载序列影像定位方法
    季顺平 史云
    2014, 43(11):  1174-1181.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0181
    摘要 ( 314 )   HTML   PDF (3705KB) ( 784 )  
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    本文提出一种Monte-Carlo匹配与定位算法,基于已知地理参考影像实现了地面车载全景影像序列的精确定位。首先,基于贝叶斯准则和马尔科夫随机链,推导了几何、辐射两种约束条件下运动影像序列全局定位的通用统计模型。然后,顾及阴影、遮挡、动态目标等困难条件下的多源影像匹配80%的误匹配率,基于粒子滤波原理提出Monte-Carlo匹配与定位一体化求解算法(MIML),通过预测、更新的迭代策略,在剔除粗差的同时获得最佳定位结果。通过2000余张车载全景影像序列的定位实验,验证了本方法能够克服多源影像匹配中误匹配点太多导致的传统平差算法无法收敛的问题,实现了车载全景序列影像的精确定位。

    属类概率距离构图的半监督高光谱图像分类
    邵远杰 吴国平 马丽
    2014, 43(11):  1182-1189.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0182
    摘要 ( 341 )   HTML   PDF (1291KB) ( 987 )  
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    提出一种利用属类概率距离构图的半监督学习算法,并应用于高光谱图像分类。首先,该算法利用基于分类的稀疏表达方法来预估未标记样本的属类概率向量,然后,利用这个概率向量对描述数据相似性的距离函数进行改造,改造后的距离函数能有效扩大异类样本点之间的距离,在新的距离函数的度量下,每个样本点的邻域中可包含更多同类的样本点。最后,将该距离函数应用于半监督学习线性邻域传播算法和标签传播算法中。在Hyperion 和AVIRIS高光谱遥感图像上的实验结果表明:相比于传统的基于图的半监督学习算法,该算法能有效提高高光谱遥感图像分类精度。

    等时线模型支持下的路网可达性分析
    何亚坤 艾廷华 禹文豪
    2014, 43(11):  1190-1196.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0183
    摘要 ( 433 )   HTML   PDF (1815KB) ( 1476 )  
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    等时线是道路网中参考于某特定点位的系列时间可达性的可视化表达,其生成需要分析道路网络特性及通行状况,其形态可以反映可达性规律。本文对等时线进行了定义、特性分析及生成方法研究;类比水滴沿木板的纹理扩散的过程,提出水流扩展算法生成等时线,在网络栅格化模型的基础上,考虑等时线扩展独特的约束条件,如道路状况、移动条件及时间分段等获得可达性扩展路径,通过扩展凸包和角平分线移位生成等时线。该算法基于场论思想,可以针对网络空间中任意感兴趣部分灵活负载约束条件,方便生成实时等时线;类比等高线表示地貌特征,对基于以上构建机制生成的等时线的排列、疏密、弯曲形式、弯曲方向及延伸方向等进行分析,发现空间可达性规律。

    交通网络旅行商路径优化的遗传禁忌搜索算法
    余丽 陆锋
    2014, 43(11):  1197-1203.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0184
    摘要 ( 335 )   HTML   PDF (1887KB) ( 1056 )  
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    旅行商路径优化问题是经典的网络分析问题之一。由于旅行商问题具有NP Hard特性,主要通过智能优化方法或启发式算法来获得近似最优解。然而,单一智能优化方法存在运算量过大、参数选择苛刻,对初值依赖性强等缺陷,很难快速实现全局优化。结合多种优化机制和邻域搜索结构设计混合启发式算法可在一定程度上解决这一问题。本文结合遗传算法的全局寻优能力和禁忌搜索的记忆功能,设计实现了一种基于分散集中策略的禁忌遗传算法,即采用遗传变异算子作为分散策略构造邻域,开辟新的搜索空间,有效提升获得全局最优解的概率;将禁忌搜索作为集中策略进行局部寻优,避免迂回探测,充分体现禁忌搜索较强的“爬山”能力,并通过实际交通网络和不同规模的节点集合,从求解精度、稳定性和效率三个方面对算法进行了评价。结果表明,本文提出的交通网络旅行商路径优化的禁忌遗传算法平均求解精度比禁忌搜索算法提高了9%,略优于ArcGIS;当与ArcGIS求解的TSP路径长度差异在1%以内时,禁忌搜索算法已经难以获得对应精度的TSP路径,而禁忌遗传算法效率比遗传算法提高了50%。且禁忌遗传算法具有很好的并行化潜力。

    面向等高线与河流冲突处理的多约束移位方法
    李国辉 许文帅 龙毅 周侗 高朝
    2014, 43(11):  1204-1210.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0189
    摘要 ( 324 )   HTML   PDF (1673KB) ( 860 )  
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    本文针对等高线与河流的不一致性问题,以移位等高线匹配河流为出发点,提出一种对每个特征点动态确定仿射变换模型进行移位的方法。该方法综合考虑移位角度比例、地形特征点相对位置、局部形态的保持和变换等因素,对各特征点实时计算其位移的角度、位置和缩放变化等约束建立其移位模型。实验结果表明,本文提出的方法能够较好地实现等高线到河流的一致性改正,可有效解决等高线与河流数据的空间匹配问题。