检索结果-内蒙古大学图书馆

遥感学报 2024年第2期28卷 426-436页

作者：陈殊何秀凤王笑蕾宋敏峰河海大学地球科学与工程学院南京211100

潮位是保证沿海安全、监测海洋气候、维持高程基准的重要参数。近年来基于地基Global Navigation Satellite Systems (GNSS)反射信号的遥感方法被证实可以用于潮位监测。相较于传统的潮位测量方法,GNSSmultipath reflectometry (GNSS-MR... 详细信息

潮位是保证沿海安全、监测海洋气候、维持高程基准的重要参数。近年来基于地基Global Navigation Satellite Systems (GNSS)反射信号的遥感方法被证实可以用于潮位监测。相较于传统的潮位测量方法,GNSSmultipath reflectometry (GNSS-MR)技术有成本低、连续跟踪、全天候等优势;但是目前技术的精度不高、时间分辨率较低。通过获取更多GNSS卫星系统的观测数据可以提高潮位监测结果的时间分辨率,本文利用GPS、GLONASS、Galileo和BeiDou的观测数据,采用基于IGGIII模型的稳健回归方法对四系统的潮位反演数据进行融合研究。测站选取BRST站和HKQT站,这两个测站均可接收四系统数据;实验结果表明,利用多模多频GNSSMR进行潮位反演,二个测站的反演精度分别优于13 cm和8 cm,相比于单系统单频精度有40%—70%的提升,而且能够大大提高时间分辨率。

关键词：遥感 GNSS-MR 潮位反演多模多频稳健回归 IGGIII

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利用信号强度反演多模多频GNSS-MR雪深

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遥感学报 2024年第9期28卷 2240-2251页

作者：陈国庆何秀凤王笑蕾涂晋升河海大学地球科学与工程学院南京211100

近年来,随着全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite Systems)的发展,兴起了一种基于信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)的GNSS多路径遥感技术GNSS-MR(GNSS-Multipath Reflectometry)。该技术利用GNSS接收机即可获取反射面信息,在雪深反演中具有信号源丰富、采样率高等优势。但是目前许多GNSS接收机并不记录SNR观测值。为了使这些接收机也具有雪深监测能力,文章提出了一种基于信号强度SSI(Signal Strength Indicator)的多模多频GNSS-MR雪深反演融合方法。实验研究选取美国阿拉斯加州SG27测站;结果表明,4大全球卫星系统的多频点SSI数据均能反演雪深。经多模多频GNSS-MR雪深反演融合后,SSI反演结果与雪深实测序列间的均方根误差为2.36 cm,相关系数为0.98。同时,实验研究也进行了基于SNR数据的多模多频GNSS-MR雪深反演,发现SSI反演结果和SNR反演结果具有一致性,实验验证了基于SSI的多模多频GNSS-MR雪深反演融合方法的可行性和有效性。

关键词： GNSS多路径遥感多模多频雪深稳健估计信号强度

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长时序多模多频GNSS-IR潮位反演综合比较分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第12期49卷 2210-2222页

作者：余锐刘洋王清泉高建伟张郁胡羽丰广州市城市规划勘测设计研究院有限公司广东广州510060 广州市资源规划和海洋科技协同创新中心广东广州510060 广东省城市感知与监测预警企业重点实验室广东广州510060 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054

海平面变化对海岸生态环境和人类生存发展有着重要影响,对海平面进行监测是全球气候变化和海洋灾害监测的重要内容。利用全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system interferometric reflectometry,GNSS-IR)技... 详细信息

海平面变化对海岸生态环境和人类生存发展有着重要影响,对海平面进行监测是全球气候变化和海洋灾害监测的重要内容。利用全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术分析了4大卫星导航系统11个频段的数据,反演了中国香港HKQT和美国西雅图SC02测站2018—2022年长时序的潮位结果,并进行了潮汐调和分析和长期变化趋势估计。结果表明,不同频段反演海面高的精度有所差异,经过海面动态误差改正后,精度在10 cm左右,不同接收机和不同环境会导致同一频段有不同的精度表现。海面动态改正能有效降低GNSS-IR潮位反演误差,以无偏均方根误差计算其平均精度提升了20.5%。通过多模多频数据提高了海面高反演的时间分辨率,并在一定程度上提升了数据的精度和连续性。潮汐调和分析结果表明,11个频段的振幅结果能够与验潮站结果很好地吻合,总体差异小于1 cm。但是,部分频段部分潮汐项的相位结果存在较大差异,这与单一频率潮位反演结果的时间分辨率较低有关。长期趋势分析结果表明,香港近海存在约6.0 mm/a的海平面上升,西雅图近海存在约4.0 mm/a的海平面下降,与验潮站结果吻合较好。试验结果不仅评估了多模多频GNSS-IR技术在监测海平面变化上的性能,而且揭示了海平面的长期变化趋势,这对于海洋灾害监测和海洋学研究具有一定的参考意义。

关键词：海平面长时序多模多频 GNSS-IR 趋势变化

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基于小波分析的多模多频GNSS-MR潮位反演

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大地测量与地球动力学 2022年第4期42卷 365-370页

作者：陈殊何秀凤王笑蕾宋敏峰河海大学地球科学与工程学院南京市211100

基于小波分析方法,利用GPS、GLONASS、Galileo和Beidou观测数据,通过对不同类型的信噪比数据进行质量分析,筛选质量较好的数据提取瞬时潮位。实验结果表明,基于小波分析的多模多频GNSS-MR潮位反演可大幅提升潮位反演结果的时间分辨率,... 详细信息

基于小波分析方法,利用GPS、GLONASS、Galileo和Beidou观测数据,通过对不同类型的信噪比数据进行质量分析,筛选质量较好的数据提取瞬时潮位。实验结果表明,基于小波分析的多模多频GNSS-MR潮位反演可大幅提升潮位反演结果的时间分辨率,且精度与LSP方法相当,可达到dm级。

关键词：潮位监测多路径反射小波分析多模多频信噪比

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多模多频网络RTK基准站间模糊度快速可靠解算方法研究

多模多频网络RTK基准站间模糊度快速可靠解算方法研究

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作者：张宸浩东南大学

学位级别：硕士

随着多模多频卫星星座的快速发展以及各个行业的连续运行参考站系统建设,多模多频网络RTK(Real Time Kinematic)已成为当下研究热点。尽管网络RTK技术在过去的十多年间已得到了广泛应用,但在适配多模多频信号以进一步提升定位性能方面,... 详细信息

随着多模多频卫星星座的快速发展以及各个行业的连续运行参考站系统建设,多模多频网络RTK(Real Time Kinematic)已成为当下研究热点。尽管网络RTK技术在过去的十多年间已得到了广泛应用,但在适配多模多频信号以进一步提升定位性能方面,仍然存在需要进一步解决的问题:(1)对BDS-3多频基线解算相关研究较少;(2)多模多频使得观测值矩阵维数急剧增加,实时性降低;(3)传统双频无电离层模型未充分利用多频信息,模糊度固定成功率有待提高;(4)卫星数量的增加带来高维度模糊度矩阵固定困难的问题;(5)通过LAMBDA算法固定的基础模糊度仍可能存在错误固定的情况,直接导致大气误差建模出现严重偏差。本文针对上述问题在多模多频基准站间模糊度解算、多维数据优化策略和基准站间模糊度质量控制方法等方面进行深入研究。主要的内容和成果如下: (1)详细分析了多模多频网络RTK中的GPS/GALILEO/BDS-2使用三频SIF法解算宽巷模糊度的可行性以及误差影响大小,并基于BDS-3的B1I、B2a、B3I和B1C四频信号,提出一种新的分步无电离层(SIF)单历元宽巷模糊度解算方法,和其他传统方法如宽巷组合(WLC)法和无几何无电离层(GIF)法进行对比,在固定成功率和可靠性上都有一定优势,在104 km基线实验中通过SIF法单历元固定宽巷模糊度的成功率为100%,且偏差基本在±0.2周内。 (2)对传统参考站间基础模糊度解算模型进行详细分析后,提出一种基于多频超宽巷和宽巷模糊度约束的基础模糊度解算模型,最大程度利用了所有的冗余信息,和传统双频网络RTK的无电离层模型进行对比,Ratio值提升了约81.55%,每历元固定卫星数提升了约16.69%,并且在模糊度固定成功率以及卫星浮点解偏差等方面多频模型相较于传统双频模型都有较大优势,能够更加可靠稳定地解算模糊度。针对多模多频带来的数据维数增大导致基准站间解算效率下降的问题,采用序贯卡尔曼滤波量测更新的形式并将稀疏矩阵的思想应用到编程中,两条基线的解算耗时减少大约都在43.7%左右。由于单一准则的模糊度固定策略具有一定局限性,不能较为全面的反应实际情况,提出一种同时顾及高度角和方差的部分模糊度固定策略,相比于基于高度角的部分模糊度固定策略和基于方差的部分模糊度固定策略,无论在Ratio值大小还是在每历元固定卫星数上都有一定优势。 (3)重点研究了多模多频基准站间模糊度质量控制方法,传统的基准站间模糊度质量控制方法LAMBDA算法和闭合检验法均存在一定限制,闭合检验法依赖参考站网,需要额外解算不参与内插的基线,无法实现单基线检测,LAMBDA算法Ratio值根据经验值选取,导致通过Ratio值检验的模糊度仍然存在固定错误的可能性,因此提出一种结合对流层先验模型的异常基础模糊度检测方法,能够单基线有效检测模糊度固定正确与否,并且卫星高度角越高,偏差越大,该方法的检测能力越强。

关键词：多模多频 BDS-3 网络RTK 模糊度质量控制

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基于多模多频的岸基GNSS-R码延迟海面测高研究

基于多模多频的岸基GNSS-R码延迟海面测高研究

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作者：宁保蛟山东大学

学位级别：硕士

海平面高度是重要的大地测量学参数之一,对其进行实时监测可以有效预警海啸、飓风以及风暴潮等海洋灾害的发生,进而保护人民生命财产安全。近年来,随着GNSS技术的不断提升和应用领域的不断扩展,GNSS-R技术因其可实现全天时、低成本和高... 详细信息

海平面高度是重要的大地测量学参数之一,对其进行实时监测可以有效预警海啸、飓风以及风暴潮等海洋灾害的发生,进而保护人民生命财产安全。近年来,随着GNSS技术的不断提升和应用领域的不断扩展,GNSS-R技术因其可实现全天时、低成本和高时空分辨率观测等优势,为海平面高度监测开拓了一种全新的技术方法,其在海洋遥感领域的应用也日渐成熟。随着GNSS现代化的逐步推进,以及测距码信号结构与调制方式的升级,不同信号的测距性能有所差异,由此导致不同信号对海面高度监测的性能也不尽相同。为了探究多模多频信号岸基GNSS-R码延迟海面测高性能,本文从岸基实验设计、中频数据采集、数字中频信号处理、原始测高结果的精度分析以及码延迟测高反演模型的构建等方面开展了以下工作:1)研究多模多频GNSS的信号特点与结构以及GNSS反射信号特性;系统分析了数字中频信号处理机制;深入研究了 GNSS-R海面测高原理,推导了海面测高的几何模型,并分析了 GNSS-R海面测高的误差来源。2)根据GNSS信号结构及其特性,设计并实施了零基线实验,对多模多频的GNSS信号测距性能进行评估;分别处理数字中频信号获得BDS-3的B2a、B1C以及GPSL5C信号的路径差,据此分析GNSS信号测距性能并进行初步评价。结果表明,BDS-3 B2a与GPS L5C信号的测距精度均优于B1C信号,并且BDS-3 B2a信号的测距精度略优于GPS L5C 信号。3)设计并开展了岸基多模多频GNSS-R码延迟海面测高实验,检验并分析了多模多频信号在实际应用场景中的性能。经过软件接收机处理数字中频信号,分别获取BDS-3、GPS以及QZSS不同频点信号的码延迟,进而反演得到原始海平面高度,对比参考海平面高度完成多模多频信号的岸基GNSS-R码延迟海面测高性能评估。4)对岸基码延迟海面测高结果采用滑动平均方法优化海面测高结果,结果表明该方法计算的海面高度变化与真实海面高度存在一定差异;为真实有效地反映海面高度变化,本文建立了海平面高度预测模型,通过雷达测高仪的数据验证其有效性,后对码延迟测高结果进行模型构建与精度评定;最后构建潮汐模型模拟完整潮汐变化,结果表明BDS-3 B2a信号经过潮汐模型反演后其测高精度提高了 91%,GPS L5信号测高精度达到 4.48 cm。

关键词：多模多频 GNSS-R 码延迟海面测高潮汐模型

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利用多模多频GNSS-IR信号反演沿海台风风暴潮

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测绘学报 2020年第9期49卷 1168-1178页

作者：何秀凤王杰王笑蕾宋敏峰河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

台风风暴潮每年给沿海城市造成了极大的损失,近年来利用GNSS反射信号的地基遥感方法可以用于潮位监测,称为GNSS-IR(global navigation satellite system-interferometric reflectometry),对风暴潮期间验潮站资料进行补充。由于风暴潮发... 详细信息

台风风暴潮每年给沿海城市造成了极大的损失,近年来利用GNSS反射信号的地基遥感方法可以用于潮位监测,称为GNSS-IR(global navigation satellite system-interferometric reflectometry),对风暴潮期间验潮站资料进行补充。由于风暴潮发生时间短且破坏性强,单系统GPS的时间分辨率难以满足海洋灾害的监测需求。本文基于中国香港站(HKQT)和巴哈马群岛站(BHMA)的多模多频GNSS卫星观测数据反演了3次沿海风暴潮事件。先对多模多频数据的质量进行分析,随后分别对2019年飓风“多里安”、2018年台风“山竹”和2017年台风“天鸽”引起的3次风暴潮,利用基于滑动窗口的最小二乘法对多模多频GNSS-IR反演结果进行改正并与验潮站实测值对比分析。试验结果表明,利用多模多频GNSS-IR反演“多里安”风暴潮的精度优于14 cm,反演“天鸽”和“山竹”风暴潮的精度优于9 cm。相比GPS单系统,多模多频GNSS-IR能够提高监测的精度和时间分辨率,有效提取风暴潮中异常潮位的涨潮、峰值和落潮的全过程,对海洋灾害的研究监测发挥重要作用。

关键词： GNSS-IR 风暴潮反演多模多频海平面

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CMOS多模多频小数频率综合器的关键技术研究与实现

CMOS多模多频小数频率综合器的关键技术研究与实现

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作者：廖一龙东南大学

学位级别：博士

5G移动通信的迅猛发展和数据流量的飞速攀升,必然要求未来的移动通信集成电路能够覆盖绝大部分2/3/4/5G移动通信频段和相应的通信制式。而CMOS工艺的不断进步和发展,也使得CMOS工艺成为多模多频全集成射频前端电路实现的优选工艺之一,因... 详细信息

5G移动通信的迅猛发展和数据流量的飞速攀升,必然要求未来的移动通信集成电路能够覆盖绝大部分2/3/4/5G移动通信频段和相应的通信制式。而CMOS工艺的不断进步和发展,也使得CMOS工艺成为多模多频全集成射频前端电路实现的优选工艺之一,因此,研究CMOS工艺下的频率综合器设计具有重要的现实意义。本论文以当前5G移动通信的应用场景为背景,基于65nm LP CMOS工艺,研究并设计了能覆盖绝大部分2/3/4/5G移动通信sub-6GHz频段的多模多频的小数PLL频率综合器,并针对其中的关键电路模块提出了相应的技术改进方案。论文主要研究内容和创新点如下:从PLL频率综合器的整体结构出发,阐释了锁相环频率综合器的基本原理。介绍了频率综合器设计的常见性能指标,并在频谱纯度指标中引入了相位噪声和杂散的定义。然后,基于连续时间线性化相位分析模型分析了PLL频率综合器各模块的噪声传输函数,接着分析了环路的稳定性和动态响应等特性。为有效延长delta sigma调制器的输出周期长度并减小量化噪声功率谱密度,首先详细分析了调制器量化噪声对小数PLL频率综合器相位噪声的影响,然后基于确定性法（Deterministic method）,提出了采用负反馈技术构成质数模数的单环负反馈MASH DDSM结构,理论分析和FPGA验证均表明,该结构具有目前文献记载的最大的输出周期长度,可以有效减小调制器的量化噪声功率谱密度;接着基于扰动法（Stochastic method）,提出了采用外加扰动信号延长SP-MASH DDSM输出周期长度的方法,理论分析和FPGA验证均表明,该方法可以有效减小SP-MASH DDSM在半量化步长输入下的量化噪声功率谱密度。为覆盖2/3/4/5G移动通信sub-6GHz的绝大部分频段并减小电路功耗,采用电流复用和电感切换技术,设计实现了一款6比特控制字的宽带VCO芯片,测试结果表明,该VCO输出频率可以连续地从3.991GHz调谐到9.713GHz,在整个频率调谐范围内的相位噪声为-93.09～-111.97d Bc/Hz,VCO核心电路在1.2V电源电压下消耗电流为3.7～5.1m A,优值FOMT为-191～-197d Bc/Hz。为进一步减小delta sigma调制器量化噪声对小数频率综合器的相位噪声的影响,基于同步4分频相位切换技术设计了0.5步进的可编程分频器链路。后仿真表明,该分频器链路的工作频率范围为5～12GHz,分频比覆盖范围为60.5～252,1.2V电源电压下的电流消耗为9.022～10.367m A（包含测试buffer功耗）。此外,针对宽带PLL频率综合器环路中的快速锁定问题和带宽偏移问题,分析并设计了采用频率比较法的自动频率校准电路以及采用可编程电荷泵动态调节电荷泵电流的环路带宽校准单元。理论分析和仿真验证表明,该自动频率校准电路和环路带宽校准单元的校准时间为13.02us。最后,基于以上电路单元完成了整个多模多频小数频率综合器的版图设计工作并交付流片。整个芯片占用面积约为0.94mm×1.06mm（包含焊盘）。

关键词：多模多频锁相环频率综合器 delta sigma调制器小数分频器压控振荡器自动频率校准环路带宽校准

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基于ARM的多模多频GNSS接收机硬件系统设计

基于ARM的多模多频GNSS接收机硬件系统设计

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作者：李思佳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

全球导航卫星系统是一种基于人造卫星的、可在全球或近地表面为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间的无线电导航定位系统。随着GNSS的发展完善,旧有单模式、单频率接收机逐渐无法迎合高精度要求,研制多模多频GNSS接收机已成为当今... 详细信息

全球导航卫星系统是一种基于人造卫星的、可在全球或近地表面为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间的无线电导航定位系统。随着GNSS的发展完善,旧有单模式、单频率接收机逐渐无法迎合高精度要求,研制多模多频GNSS接收机已成为当今研究的热点。如今我国GNSS接收机大多依赖国外OEM产品,普遍存在成本高、功耗高、体积大和通用性低等问题。本课题主要以GPS、GLONASS和BDS系统为主要研究应用对象,研制基于ARM+Linux一体化嵌入式多模多频GNSS硬件系统。通过深入研究GNSS系统的应用现状及其接收机的研究现状,指出当下GNSS接收机的发展趋势,从接收机的功能需求和性能需求两方面展开分析,论述本课题的设计目标是提高GNSS接收机的可靠性和通用性,优化硬件平台成本、功耗和体积。根据本课题的设计目标进行系统整体架构设计,对接收机硬件平台各模块和软件平台嵌入式的设计论证,根据功耗、体积等性能指标对器件进行选型,采用成熟OEM板卡的BDM683作为导航接收板卡和基于Cortex-A8内核的AM3358作为主处理器芯片,设计导航接收模块与AM3358通讯的串口与网口电路。根据接收机功能需求,对AM3358最小系统和启动电路进行了最简模块化设计,满足硬件系统的低成本、低功耗需求。外围设计多通道通信接口模块,可实现串口RS232通讯和RS485通讯、USB口通讯、以太网通讯和CAN总线通讯,满足平台在复杂情境下的数据传输要求,有效提高GNSS接收机通用性和集成度。为满足硬件系统的高可靠性要求,设计大容量数据存储模块,扩展512MB Nand Flash存储和2GB DDR3 SDRAM存储,并可插SD卡。根据功能需求,设计电源模块和用户交互模块等。本课题较为详细深入的研究如何在嵌入式系统中实现导航接收模块程序的关键技术,具体的研究移植工作有:确定软件平台采用嵌入式Linux系统对AM3358进行开发,搭建嵌入式Linux的开发环境,实现Uboot移植、内核裁剪移植和文件系统制作,设计导航接收模块驱动程序以及导航接收模块程序,完成软硬件系统的嵌入式一体化设计。本文设计了一种以ARM Cortex-A8处理器为控制平台的能够兼容GPS、GLONASS和BDS导航系统的GNSS接收机。实验表明,GNSS接收机的各模块功能正常,静态定位的精度可达5m,动态定位可见卫星数目多以及位置分布优,证明此多模多频GNSS接收机可实现正常定位。硬件PCB板尺寸为150mm×6mm×10mm,功耗为3W,满足低功耗、小体积要求。冷启动时间:小于60s,热启动时间:小于30s,支持BDS B1/B2/B3+GPS L1/L2/L5+GLONASS L1/L2信号。该接收机的信号捕获、跟踪方法正确可行,具有良好的通用性和可扩展性。

关键词：多模多频 GNSS接收机 Cortex-A8 OEM板卡嵌入式系统

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面向物联网应用的低功耗多模多频接收机设计

面向物联网应用的低功耗多模多频接收机设计

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作者：曹鹏益清华大学

学位级别：硕士

随着移动通信特别是物联网的飞速发展,手机、汽车、智能家居、安防、农业等将相互连接在一起。由于连接数量的爆炸式增长,不同工作频率下的各种通信标准(如BLE、Zig Bee、NB-Io T等)正在高速发展。为了将这些应用不同通讯协议的终端连... 详细信息

随着移动通信特别是物联网的飞速发展,手机、汽车、智能家居、安防、农业等将相互连接在一起。由于连接数量的爆炸式增长,不同工作频率下的各种通信标准(如BLE、Zig Bee、NB-Io T等)正在高速发展。为了将这些应用不同通讯协议的终端连接在一起,急需设计一款能工作在多个频段、兼容多个标准的可重构低功耗接收机芯片。本论文设计的接收机采用低中频结构,其优点是电路结构相对简单,集成度较高,且不存在直流失调与镜像干扰等问题。多频多模接收机包含低噪声放大器、混频器、跨阻放大器和低通滤波器等模块。多频多模低噪声放大器的设计提出并采用了电感电容同时可调的设计方法,使电路在增加少量芯片面积的前提下可以工作在900MHz、1800MHz、2400MHz三种频段,此外还通过调整低噪声放大器中栅极输入电感、源极负反馈电感、漏极负载电感的信号流向,使三个电感磁场方向一致,彼此互相增强,提高电感的Q值,进而降低放大器噪声系数,提高电压增益。本论文中混频器采用25%duty-cycle本振、电流驱动的双平衡无源结构,具有很高的线性度,同时也不存在1/f噪声。芯片在制造过程中会有很多的不确定性因素(如工艺偏差,失配等),导致接收机链路IQ失配、静态工作点偏离等问题。为降低不确定因素对电路造成的影响,本论文设计了针对以上问题的调节电路,通过调节电路参数使芯片工作在想要的工作状态。本文所设计的多模多频接收机采用TSMC 65nm CMOS工艺仿真并流片,芯片面积为1600μm×940μm。测试结果显示接收机链路在低中高三个频段增益分别为73d B、76d B和75d B,端口匹配(S11)分别为-17d B、-34d B和-25d B。QPSK调制方式下,低中高三频段EVM测试结果分别是5.5%、4.7%和5.2%。三个频段功耗(包括本振信号缓冲器和分频器)分别为19.8、21.6和22.8m W。根据测试结果,本文对LNA的输入变压器进行了优化,并在LNA输出端增加了电容调谐阵列。针对直流失调问题,提出并设计了三种解决方案。本文完成了多模多频接收机二次流片的电路设计、仿真及版图。改进后的电路在噪声性能上有了明显的提升。

关键词：物联网多模多频低中频接收机低噪声放大器低功耗

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