GPS非差精密解算软件PLAOD及其性能分析

PLAOD (precise location and orbit determination)是西南交通大学自主研发的GPS非差精密定位定轨软件.该软件目前能够处理GPS观测数据，具有高精度定位、大气反演和低轨卫星轨道确定功能.本文在介绍PLAOD相关理论的基础之上对其性能进行了分析.利用多组GPS观测数据进行测试，通过与IGS (international GNSS service)等相关机构精密产品对比，PLAOD具备如下性能：静态定位精度可达毫米级；动态定位精度可达厘米级；静态对流层天顶延迟的估计精度通常优于1 cm，动态对流层天顶延迟的估计精度在2 cm以内；电离层天顶延迟估计结果与IGS的IONEX (ionosphere exchange)产品具有较高的吻合度；与JPL (jet propulsion laboratory)提供的简化动力学低轨卫星轨道相比，几何法确定轨道的准确度可达厘米级.     

GPS参考站网络的电离层延迟建模技术

针对当前4种主要的网络RTK模型，研究用户流动站位置电离层延迟误差建模技术，建立了基于距离相关误差相关特性的电离层延迟误差改正数计算的统一形式，在此基础上对4种电离层延迟建模方法的特性及改正精度进行了分析．基于四川GPS连续运行参考站网络（GPSNOS）以及南加州集成GPS观测网络实测数据的分析表明，改正模型的精度和可靠性等指标受多种因素影响，存在明显差异；线性内插改正模型和线性组合模型用于200km以下的中距离参考站网络，实现了优于2～5cm的流动用户位置电离层延迟误差改正精度，证明是较优的电离层改正模型．上述模型用于虚拟参考站技术中，实现对包括电离层延迟误差在内的分类建模系统误差和精确改正，可有效提高中长距离网络RTK的定位精度．     

基于区域大气增强PPP及其在交通运输中的应用

加快收敛速度是目前实时动态精密单点定位研究的难题。通过已知点观测数据验证了非差非组合PPP定位方法与传统消电离层组合PPP定位精度相当,具有一定实际应用价值。利用高精度CORS系统建立区域电离层模型并对非差非组合PPP进行约束,与消电离层组合PPP定位结果相比,E方向初始历元定位偏差小于0.5 m,8 min内定位偏差收敛至小于10 cm,定位精度得到明显提高,完全能够满足交通运输中动态定位导航的需求。     

利用北斗单星三频载波数据估算码偏差的方法

卫星导航系统码间硬件延迟偏差是电离层解算的主要误差来源,在高精度定位时,码偏差需要加以计算和消除.本文提出了通过北斗单星三频无电离层组合、线性回归假设及载波硬件延迟模型进行估算北斗接收机载波相位码偏差的方法,直接计算接收机的码偏差.通过采用实测的北斗单星三频载波数据,验证了该方法对于码偏差大于1μs时是有效性的.此方法提高了北斗二代测试期间数据质量分析水平,增强了北斗接收机软硬件的开发测试能力.     

无地面控制点无人机影像的相对定向方法

针对无人机空中姿态不稳定造成影像相对定向精度较低的问题,提出了基于POS(positionand orientationsystem)数据生成无人机影像航带及组成立体像对的方法.并根据相对定向原理,将无人机的POS数 据作为相对定向的先验约束条件与误差方程一起进行平差,以重新构建代价函数,进行影像的相对定向.为验证 该方法的有效性,将其与常规的相对定向方法进行了对比实验.实验结果表明:将POS数据作为先验约束条件, 能够使相对定向精度提高10%以上,特别是在无人机影像畸变较大的情况下能获得较好的改善效果.      

基于差分磁罗盘的动态干扰识别技术

为解决城市交通中低频动态磁场对磁罗盘的干扰问题,设计了基于差分磁罗盘和速率陀螺的组合航向系统.其基本原理是,当差分磁罗盘检测出动态低频干扰时,系统切换至陀螺工作方式.将磁场强度误差及其变化率、差分磁罗盘相对航向差及其变化率作为特征参数,提出了基于阈值判断-模糊c-均值分类的两级差分磁罗盘动态罗差识别技术.实验结果表明,系统的航向误差小于6,°动态干扰识别率超过70%.     

顾及A公报影响的天文测量精度分析

地球定向参数是解算天文测量数据的重要参数，其精度直接影响最终的定位定向结果. 目前，没有一种技术手段可以实时获取高精度的EOP （earth orientation parameters）观测值，主要使用国际地球自转和参考系服务（International Earth Rotation and Reference Systems Service，IERS）发布的Bulletin A （简称A公报）预报值进行解算，但其对天文测量影响尚缺少系统的研究. 为此，研究了1998年—2018年每年1～365 d预报误差的长期变化情况及不同时间跨度的预报误差变化情况，并以某站数字天顶仪观测数据为例分析了预报误差对天文测量的影响. 分析结果表明:1年跨度的极移预报值对天文经度的影响小于0.03 as，纬度的影响小于0.09 as，天文方位角小于0.07 as，该指标远高于一等天文测量的精度要求；UT1?UTC （universal time1?universal time coordinated）的预报精度是限制A公报精度主要因素，其40 d以上的预报值无法满足一等天文测量的最低要求，预报精度仍有待于进一步提升.      

乘性噪声作用下延迟分数阶系统中的随机共振

时间延迟是动力系统的共同特性，在科学领域中得到广泛应用. 分数阶微积分具有时间记忆性和长程空间相关性，能更好地描述具有记忆、路径依赖性的物理过程，但很少文献研究延迟分数阶系统中的随机共振现象. 为此，研究乘性噪声作用下延迟分数阶系统中的随机共振. 基于线性系统理论，利用拉普拉斯变换和小延迟近似方法，得到了分数阶系统输出幅度增益（output amplitude gain，OAG）表达式. 研究结果表明:OAG是延迟时间的非单调函数；在OAG与乘性噪声的强度和相关率、随机延迟的相关率，以及分数指数和系统驱动信号频率的关系曲线上出现了随机共振现象；当乘性噪声强度较小，以及乘性噪声相关率相对较小或相对较大时，OAG随阻尼系数的增大而减小；而当乘性噪声强度较大，以及乘性噪声相关率取中间值时，OAG随阻尼系数的增大而增大.      

曲线轨道上重载货车悬挂相对位移的仿真计算方法及应用

为准确求解曲线轨道上重载货车悬挂的相对位移,首先,建立曲线轨道数学模型,推导出曲线外轨超高、顺坡角、侧滚角和中心角随线路长度的变化公式,再根据车辆各刚体部件进出曲线的时间和所处曲线位置差异,编程计算悬挂点刚体间的超高及转角差;其次,以刚体质心为坐标原点建立本体坐标系,分别给出悬挂点在两刚体本体坐标系中的坐标表达式,通过坐标变换法将本体坐标转换到同一坐标系下,计算悬挂点瞬态相对位移;最后,结合车辆曲线动力学仿真程序计算,即可求出车辆曲线通过时各悬挂点的动态相对位移.计算结果表明：车辆悬挂相对位移是车辆参数和曲线轨道参数综合作用的结果,当单独不计线路侧滚角差、顺坡角差、中心角差时,对应悬挂相对位移的最大偏差率可达42.85%、24.03%、71.42%;利用坐标变换结合动力学仿真计算的方法可全面考虑车辆和轨道参数,求解车辆悬挂相对位移更为准确.     

一种新的GNSS相对定位解算模型

为克服传统模型在全球导航卫星系统(GNSS)相对定位解算中存在的不足,提出了一种新的解算模型.与传统的一阶泰勒展开式不同,该模型利用参考站坐标事先已知,可使最小二乘解算过程中系数矩阵保持不变,从而能够清晰地描述最小二乘解算的收敛过程,有利于定位结果的误差分析和提高模糊度函数法等坐标域搜索方法的效率.实验结果显示,新模型与传统的一阶泰勒展开式的定位精度一致,验证了模型的有效性和可靠性,可以在相对定位解算中代替一阶泰勒展开式使用.      

基于定长帧的组播QoS路由技术

为高效利用网络资源且平衡负载,结合物理帧时槽交换技术,提出了基于定长帧的组播机制和QoS路由算法MRBP.该算法在满足带宽和时延要求的基础上,最小化时延和平衡节点负载,达到组播树总体时延较小并优化利用网络资源的目的.仿真结果表明,基于该算法建立的组播树具有较好的网络负载平衡性,并能够对服务质量提供较好的保证.     

物理帧时槽交换中改进的DWRR调度算法

传统的DWRR(defic itwe ighted round rob in)调度算法不能满足变速率实时多媒体业务时延要求.为此,提出了改进的DWRR调度算法(improved DWRR).该算法在DWRR的轮询过程中插入1个新的服务优先等级,从而有效地保证变速率实时多媒体业务的时延要求,并且也可有效地调度非实时业务.仿真结果表明,对变速率多媒体实时业务,改进的DWRR算法的平均队列时延为3.4 m s,比传统DWRR算法的平均队列时延(4.9 m s)降低了30.6%.     

Distributed model predictive control with one-step delay communication for large-scale systems and a case study

A distributed model predictive control（MPC） scheme with one-step delay communication is proposed for on-line optimization and control of large-scale systems in this paper. Cooperation between subsystems is achieved by exchanging information with neighbor-to-neighbor communication and by optimizing the local problem with the improved performance index in the neighborhood. A distributed MPC algorithm with one-step delay communication is developed for the situation that there is a one-step delay in the information available from its neighbors when a subsystem solves the local optimization problem. The nominal stability is employed for the whole system under the distributed MPC algorithm without the inequality constraints. Finally, the case study of the reactor-storage-separator（RSS） system is illustrated to test the practicality of the presented control algorithm.     

一种无线多跳网络业务性能跨层优化方法

为满足无线Mesh网络和Ad Hoc网络业务不同性能的要求,提出了一种跨层优化算法,给出了保证业务平均误包率的自适应调制编码的实现方法,并结合信道、冲突、缓冲区和业务要求等分析了业务性能.在此基础上,提出了调节误包率、优化业务吞吐率,并通过加权以满足业务不同吞吐率和延迟要求的优化算法,优化综合了物理层、MAC层、链路层和业务要求的影响.为验证算法的正确性,进行了仿真分析.结果表明,在给定的参数下,与未优化相比,丢包率约减小35.3%,延迟约降低65.6%.     

A new GPS deformation monitoring algorithm applied to Donghai Bridge

A real-time, long-round global positioning system (GPS) bridge-deformation monitoring technology was proposed, which processes the carrier phase of multiple GPS receivers in an operation center. It was demon- strated an extended Kalman filter with triple differential ionospheric-free measurement (EKF-TIF) which can eliminate the ionospheric delay, whiten the TIF noise and optimize the results of EKF, consequently, achieves a better performance than existing real time kinematic (RTK) solution. An experiment, which takes an active ionosphere condition into consideration, proves the feasibility of this system by comparing its records to that of a traditional RTK solution, practically, the system installed on the Donghai Bridge has survived a non-break running for five months. The analysis to the monitoring records shows the system achieves the designed accu- racy and reliability.     

IGS超快星历在对流层实时监测中的应用研究

通过比较广播星历和IGS（国际GPS服务机构）目前提供的3种精密星历的精度和时延性，得出只有超快星历（IGU）才能满足对流层监测的时间要求．根据实际数据进一步分析了超快星历卫星轨道和卫星钟差的精度，提出了利用轨道松弛联合轨道质量指数加权的方法，并利用四川GPS连续观测网（GPSNOS）的实测数据进行了检验．结果表明，此方法可以解决IGU中的“病态”卫星问题，从而使IGU能有效地用于对流层实时监测．     

基于冲突回避的动态滑行路径算法

为解决机场场面航空器滑行路径分配问题,在时间依赖最短路径算法的基础上,提出了基于冲突回避的动态滑行路径分配算法.根据机场场面交通的实际情况,定义了3种不同类型的滑行冲突以及航空器的滑行优先级.给出了在不同类型冲突和不同滑行优先级情况下的滑行道时间延误函数.仿真实验表明,当跑道运行飞机达到32架次/h时,与固定路径相比,动态路径运行的航空器平均滑行时间减少了3 min/架次,航班延误减少了3.5 min/架次.     

终端区飞机排序的混合人工鱼群算法

为了保障飞行安全,对终端区着陆飞机进行有效的排序,建立了以航班延误总时间最小为目标函数的规划模型,以人工鱼群算法为基础,融合了遗传算法的选择操作和模拟退火算法的依概率接受的思想,形成混合人工鱼群算法,对着陆飞机排序问题进行了仿真计算,并与先到先服务算法、模拟退火算法以及蚁群算法进行了对比研究。仿真结果表明:与先到先服务相比,使用人工鱼群算法使得单跑道、双跑道延误分别减少了9·3%和48·0%,计算时间小于3s;与蚁群算法和模拟退火算法相比,求解的延误与时间最小,因此,提出的混合算法可行。     

交通信号控制参数的仿真优化方法研究

为优化区域交通网络中各信号控制器的配时方案,利用递推最小二乘算法(RLS)和同时扰动随机近似(SPSA)算法,由检测器流量估计DynaCHINA动态网络交通仿真与分析系统的动态OD矩阵,输入并标定各路段的速度-密度模型参数和饱和流量,获得网络状态的准确估计,包括各路段的速度、密度、流量、队列长度等;在此基础上,利用SPSA算法优化各信号控制器配时参数,包括各信号控制器的周期、相位差和绿信比,使得网络中车辆的平均旅行延误、队列长度、或交叉口通过量等指标最优. 针对实际路网的测试表明,本文的参数标定方法可以获得准确的检测器流量估计,结果明显优于Ashok K的动态OD矩阵与检测器流量估计方法;与现有的基于Synchro信号配时优化软件获得的结果相比较,该方法可较大幅度缩短车辆在路网中的平均旅行延误,并可推广应用于更复杂的区域路网的信号控制参数优化等场合.