检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：李保金中国测绘科学研究院

学位级别：硕士

全球导航卫星系统-声学(Global Navigation Satellite System-Acoustic,GNSSA)测距组合技术是建立海底大地测量观测网络的重要工具,对促进社会经济发展和加强科学研究有重要作用。声速存在复杂的时空变化,这是GNSS-A定位精度面临的最棘... 详细信息

全球导航卫星系统-声学(Global Navigation Satellite System-Acoustic,GNSSA)测距组合技术是建立海底大地测量观测网络的重要工具,对促进社会经济发展和加强科学研究有重要作用。声速存在复杂的时空变化,这是GNSS-A定位精度面临的最棘手问题。为此,通常需要开展现场参考声速剖面测量,以确保水下定位的精度和可靠性。然而,现场声速测量会增加海底大地测量观测的成本,限制海底大地测量应用的时效性。本文基于历史声速剖面,开展免现场声速剖面测量的高精度海底大地测量方法研究。主要研究成果如下: (1)研究了声速剖面误差对海底大地测量定位的影响,提出了基于声线精度损失极小准则的声速剖面简化算法,在确保声线跟踪定位精度的同时可显著提高计算效率。研究结果表明,声速剖面误差对定位的影响能够通过观测系统设计和定位模型附加声速时空变化影响参数得到有效控制。其中,海面航迹及海底阵列的对称设计能够有效削弱声速剖面误差对水平方向的定位结果的影响;考虑声速时空变化的定位模型则能够同时削弱声速剖面误差对水平与垂直方向定位的影响。 (2)研究了全球格网海洋环境数据集替代现场声速剖面测量实现高精度海底大地测量定位的可行性和技术措施,评估了包括WOA18、EN4和GLORYS12在内的三种典型全球格网海洋环境数据集替代现场声速剖面对海底大地测量定位的影响。研究结果表明,声速剖面误差代数和与定位误差相关性高且计算便捷,可以作为评估和选取适用于海底大地测量定位的全球格网海洋环境数据集的指标,且通过在定位模型中考虑声速时空变化,可以实现高精度海底大地测量定位。其中,GLORYS12的插值声速剖面精度与定位精度最高,与现场声速剖面定位结果的互差时序的均方根值(Root Mean Square,RMS)在E、N和U方向分别为0.004 m、0.002 m和0.035 m。 (3)提出了指数型声速剖面函数模型,构建了附加先验海洋环境信息约束的声速剖面函数参数与海底站坐标联合估计模型。分析了包括Munk模型、双线性模型和指数型模型在内的三种声速剖面函数替代现场声速剖面对海底大地测量定位的影响。在海底长时序观测数据集上的验证表明,当定位模型考虑声速时空变化时,本文提出的附加先验约束的反演声速剖面能够替代现场测量声速剖面实现高精度海底大地测量定位。其中,提出的指数型模型的声速剖面反演精度与定位精度最高,与现场声速剖面定位结果的互差时序的RMS在E、N和U方向分别为0.002 m、0.003 m和0.033 m。

关键词：海底大地测量定位声速剖面全球格网海洋环境数据集声速剖面函数声速误差补偿

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GNSS-声呐观测反演双指数温度剖面

引用

测绘学报 2025年第2期54卷 286-296页

作者：朱冀星薛树强李保金肖圳王凯明中国测绘科学研究院北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站北京100830 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 中国石油大学(华东) 山东青岛257061 山东大学空间科学与技术学院山东威海264200

GNSS-声呐定位技术需要现场声速剖面测量,观测成本高且在一定程度上限制了应用服务的实时性。为解决这一问题,本文提出了一种双指数温度剖面模型,构建了附加海洋环境先验信息约束的声速剖面反演模型。利用日本长期的GNSS-声呐观测数据集... 详细信息

GNSS-声呐定位技术需要现场声速剖面测量,观测成本高且在一定程度上限制了应用服务的实时性。为解决这一问题,本文提出了一种双指数温度剖面模型,构建了附加海洋环境先验信息约束的声速剖面反演模型。利用日本长期的GNSS-声呐观测数据集,验证了双指数温度剖面反演的优越性。结果表明,基于双指数模型反演声速的均方根误差(RMSE)为5.54 m/s,优于基于单指数模型反演声速的RMSE为6.92 m/s。且在浅层,基于双指数模型反演声速精度优势更为明显,10~300 m的浅层平均偏差、标准差(STD)和RMSE分别为1.76、6.36和6.59 m/s,而基于单指数模型的相关统计指标分别为2.03、7.94、8.19 m/s;在300~500 m的中间层,基于双指数模型反演声速的平均偏差、STD和RMSE分别为0.07、3.18和3.18 m/s,而基于单指数模型的相关统计指标分别为-2.76、3.75、4.65 m/s。此外,当采用本文反演的双指数剖面代替现场实测剖面进行海底基准定位时,水平方向上的误差均值和标准差分别优于0.2 mm和2 mm,垂向误差均值和标准差分别优于3 mm和2 cm。这表明所提出的双指数模型可以实现厘米级精度的定位精度,并显著提高声速剖面的反演精度。

关键词： GNSS-声呐声速剖面反演海底大地测量定位双指数模型

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