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测绘黑板报 2022-11-10

日期: 来源:不迷途导航程序员收集编辑:迷途兄

记录过去的一段时间,与测绘学科有关的、值得分享的信息,不定期发布。

读者如果有愿意分享的新动态,或想交流探讨,欢迎发邮件到 fox_0124@foxmail.com。

采集&整理:迷途兄

1、澳大利亚的SouthPAN早期开放服务现已上线

SouthPAN(Southern Positioning Augmentation Network)早期开放服务现已在澳大利亚和新西兰上线。在无需移动电话或互联网覆盖情况下,可为澳大利亚和新西兰的所有陆地和海洋区域提供准确、可靠的实时定位服务,定位精度从5~10米提升至10厘米左右,改善了大洋洲地区的定位服务能力。
SouthPAN 提供三项早期开放服务:
  • L1 SBAS开放服务。早期服务将在L1频率上提供导航信息,能将用户的定位精度提高到水平方向≤3米,垂直方向≤4米(95%置信区间)。
  • DFMC SBAS开放服务。双频多星座SBAS早期开放服务将在L5频率上提供导航信息,能将用户(GPS L1 C/A和L5信号以及Galileo E1和E5a信号)的定位精度提高到水平方向≤1.5米,垂直方向≤2.5米(95%置信区间)。
  • PVS (the Precise Point Positioning (PPP) via SouthPAN) 开放服务。将在不久的将来与DFMC SBAS开放服务共享L5频率,过渡到新的导航信号。该服务能将用户(GPS L1 C/A和L5信号以及Galileo E1和E5a信号且能处理PVS信息)在收敛后的定位精度提高到水平方向≤0.40米,垂直方向≤0.55米(95%置信区间)。在PVS早期开放服务期间,收敛将优于80分钟,而且用户无需保持静止。

2、IGS 技术报告 2021

8 月份,IGS 发布了上一年度的技术报告。各个 Analysis Centers、Data Centers、Working Groups 提交了去年主要工作内容的总结,分享了一些新的技术和策略改进的细节。
笔者摘抄了个人感兴趣的几点内容如下:
  • COD
3月7日,MGEX产品支持BDS-3星座。
7月4日,快速和超快速产品对流层模型由GMF1转为GPT3/GMF3,事后产品和MGEX产品由VMF1转为VMF3
  • NRCAN
在日常生成IGS产品之外,还提供超过100个加拿大测站的GNSS数据,其中36个测站参与到IGS网,未来还将提交31个测站到IGS。可从如下匿名FTP站点下载这些数据:
ftp://cacsa.nrcan.gc.ca/gps 或 ftp://cacsb.nrcan.gc.ca/gps
  • GFZ
自5月18日起,在快速和超快产品中增加Galileo系统。

  • GSSC
ESA 的 GNSS Science Support Centre (GSSC) 也在致力于让所有IGS数据和产品可通过在线网站和匿名FTP免费访问,2021年开发了在线网站平台“GSSC Now”第一版。
  • IGS测站网
新增了7个测站,取消了5个测站,测站数由507增加到509。muti-GNSS测站数由 326 增加到 353,实时测站数从259 增加到 292。

3、CAS顾及APC校正的多模GNSS DCB与OSB数据产品

CAS自2022年8月开始提供顾及APC校正的多模GNSS DCB与OSB产品(DOY 213),以满足卫星导航精密定位对偏差数据产品的应用需求。此次更新如下:

  • 文件名称:原有产品继续使用文件名CAS0MGXRAP_,新偏差产品文件名采用新的版本标识,文件名为CAS1MGXRAP_。新旧产品都在头文件中增加APC有关说明。

  • 数据处理:顾及APC校正的偏差数据处理中,仅改正卫星端PCO,忽略接收机端PCO影响。同时只对IGS antex文件里给定频点与卫星的PCO信息进行改正。因北斗二卫星的GDV模型尚未统一,目前处理中未作改正。

  • 时间延迟:旧产品采用综合广播星历处理,时间延迟为2天;新产品采用GBM快速产品处理,时间延迟为4天。

  • 数据使用:建议原有电离层研究的用户继续使用旧文件(可认为是平均相位中心)。建议依赖精密产品的应用使用新文件。

  • 文件下载:CAS的FTP为ftp://ftp.gipp.org.cn/product/dcb/mgex/2022。待IGS相关文件说明细节敲定后,将同步至IGN及CDDIS。


4、提高智能手机定位准确性的智能方法

今年谷歌智能手机分米挑战赛前三名获奖者接受 GPS World 杂志的访问,描述了他们参与的项目,并分享了参赛使用的方法。

第一名:Taro Suzuki,Chiba Institute of Technology

我的方法关键是使用图优化进行全局优化,这与传统的卡尔曼滤波或最小二乘的定位方法不同。此外,利用智能手机载波相位的时间差进行高精度的相对位置估计有助于提高精度。由于数据集包括隧道和高架结构等根本无法接收GNSS的环境,因此我设计了一种具有两个优化步骤(首先是速度优化,然后是位置优化)的算法。该方法仅使用智能手机GNSS观测数据即可对各种接收环境中的车辆行驶数据进行高精度的位置估计。

第二名:Shubin Dai, Kaggle Community

由于多径效应、非视距误差、接收器噪声和数据丢失,处理比赛数据非常具有挑战性。我发现局部点的最佳估计并不稳定,并且可能会受到轨迹上该点噪声的影响。如果我们能找到全局轨迹解,则可以减少噪声,因为模型必须遵循各种约束,例如几何约束、速度约束和全局加速度约束。

虽然扩展WLS和卡尔曼滤波可以综合多点解,但对各种约束进行建模并不容易。而使用全局优化方法,例如因子图优化和神经网络,我们可以很容易地添加约束,这使得进行实验更有效率。

继去年比赛第三名的解决方案之后,我使用了全局优化方法,考虑了每个历元的梯度下降、伪距、伪距速率、累积载波相位(ADR)、手机速度和加速度约束。当使用梯度下降优化轨迹时,loss函数旨在通过一系列物理和几何规则过滤掉异常数据并降低噪声。我花了很多时间寻找约束,证明它们并将它们添加到loss函数中,可用于迭代更新坐标。

第三名:Tim Everett, RTK Consultants LLC

我的方法是在RTKLIB中使用现有的后处理运动学(PPK)求解算法,但针对智能手机观察数据的独特特征对其进行重新优化。PPK是RTK的后处理版本,是一种差分定位,它依赖于将接收器观测结果与附近基站的观测结果进行差分,以抵消大多数最大的误差源(包括大气、轨道和钟差)。

由于智能手机的GNSS天线非常差,并且它们安装在车内,因此信号质量要低得多。此外,智能手机使用的是L5频段,而RTKLIB针对更常用的L2频段进行了优化。我的优化过程的主要目标之一是在解算中加入许多通常会被丢弃的低质量观测值,但要适当地降低权重。


5、遥感科学与技术成为新的一级学科

9月13日,国务院学位委员会和教育部联合印发《研究生教育学科专业目录(2022年)》,遥感科学与技术成为新的一级学科,学科代码为“1404”,隶属交叉学科门类,可授予理学、工学学位。

2021年,国务院学位办启动新一轮学科专业目录修订工作,在教育部交叉领域学科专业目录修订专家论证组的指导下,武汉大学联合北京航空航天大学、西北工业大学、中山大学等10所高校,共同论证遥感科学与技术一级学科建设的必要性和可行性,遥感一级学科建设得到专家组的一致认可,报国务院学位委员会审议通过,纳入新的学科专业目录。


6、GNSS/INS卡尔曼滤波松组合开源代码KF_GINS

在众多的导航定位技术中,全球卫星导航系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)具有天然的互补性,GNSS/INS组合导航被公认为最经典、使用最广泛的组合导航系统。虽然GNSS/INS松组合算法已经很成熟,但涉及惯性导航算法、IMU误差建模、Kalman滤波设计实现等多方面的知识,正确实现组合导航算法对初学者来说仍是不小的挑战。

武汉大学 i2Nav 团队在今年1月开源了基于图优化的 GNSS/INS 组合导航系统 OB_GINS。10月21日,团队进一步开源了基于扩展卡尔曼滤波的GNSS/INS组合导航算法代码(KF-GINS)。这套代码结合团队已公开的视频课程、讲义、数据集,供初学者入门使用,也可作为基础的GNSS/INS松组合算法研究平台。

KF-GINS采用C++语言编写,已上传到GitHub,可通过以下链接获取: https://github.com/i2Nav-WHU/KF-GINS

KF-GINS主要特点包括:

  • 扩展卡尔曼滤波(误差状态向量)架构的GNSS/INS松组合算法,包括IMU误差补偿、惯性导航解算、Kalman滤波、误差反馈等环节;

  • 采用21维系统误差状态,包括位置误差、速度误差、姿态误差、IMU零偏误差和IMU比例因子误差;

  • 姿态误差采用Phi角模型,速度、位置误差定义在导航坐标系下;

  • 惯性导航解算采用基于角速度和加速度线性变化假设的双子样机械编排算法,补偿了姿态圆锥效应、速度的旋转效应和划桨效应。


7、国内商业NRTK服务汇总与对比

目前在商业化方面,RTK比PPP还是要成熟很多。那么,国内有哪些大的RTK服务提供商,又各有哪些特点呢?公众号“光明游侠”8月31日的文章《谁是CORS卷王》以戏说的方式详细对比了国内主流商业NRTK服务。摘录部分内容如下(不代表笔者观点):

从服务覆盖范围看,各商业网差异不大,能覆盖的地方大家基本都能覆盖,无法覆盖的地方也都没办法。

  • 星舆服务覆盖范围为重点地区,多星双频服务收费最低,看起来是不愿意再卷了,专心去做项目,挣一个算一个。

  • 华测收费最高,看起来并不想靠卖账号挣钱。既然卷不动,干脆不卷了,因为高级,所以贵。华测深耕测绘领域多年,CORS服务可以与仪器和解决方案绑定。

  • 移动财大气粗,看起来想用低价卷死其他友商。导航是通信的副产品,通信对导航是降维打击。通信与导航绑定,大有可为。挣钱嘛,不着急,以后再说。正所谓跳出导航看导航。

  • 腾讯与六分合作,看起来似乎没什么优势。但是看看腾讯以前的产品,如果再加上高精度定位会出现什么变化呢?例如户外运动、户外社交、户外游戏,没错,可以把那些培养宅男的产品都搬到户外来。

  • 千寻算是第一个吃螃蟹的,有先发优势,有积累,但也最尴尬。说他有钱吧,也不是特别有钱,也经不起一直造。说他有技术吧,抛开宣传不谈,其实大家都差不多。


8、俄罗斯发射新卫星

俄罗斯在今年的7月7日,和10月10日,分别在普列谢茨克航天基地成功发射了一颗GLONASS-K卫星,编号分别为 GLONASS-K No.16L / 17L,这是自2020年10月25日以来Glonass K serie发射的第四、五颗卫星。


9、Satellite Navigation 创刊文章已被EI核心检索

今年4月,Satellite Navigation编辑部获知期刊将被EI数据库收录。

近期编辑部正式对外分享好消息:期刊2020年创刊以来的全部文章,已成功完成EI检索!

同时,2022年最新出版的文章,期刊网站上线10天后,就会被EI检索。


10、其他

  • 9月7日,Google开源的开源机器学习平台TensorFlow 2.10版发布。新版本的亮点包括:Keras 中新的用户友好特性、Windows 中扩展 GPU 支持等等。

  • 10月25日,欧空局采用JAVA语言开发的轨道确定软件Orekit更新到了 v11.3 小改版本,引入了14项改动。

  • 10月25日和11月1日,Python著名的地图绘制库Basemap分别更新到1.3.5 和 1.3.6版本。前者修复了三处bugs,后者增加了对最新的 Python 3.11版的支持。


参考链接

[ 1] 澳大利亚的SouthPAN早期开放服务现已上线:https://www.gpsworld.com/australias-southpan-early-open-services-now-live/

[ 2] IGS 技术报告 2021:https://igs.org/news/igs-technical-report-2021/

[ 3] CAS顾及APC校正的多模GNSS DCB与OSB数据产品:https://mp.weixin.qq.com/s/h3jDSWn75P27u7VQdiNMuQ

[ 4] 提高智能手机定位准确性的智能方法:https://www.gpsworld.com/smart-ways-to-improve-smartphone-location-accuracy

[ 5] 遥感科学与技术成为新的一级学科:https://mp.weixin.qq.com/s/HRWyM9jFd7LaOfUoxADjIg

[ 6] GNSS/INS卡尔曼滤波松组合开源代码KF_GINS:https://github.com/i2Nav-WHU/KF-GINS

[ 7] 数据集:https://github.com/i2Nav-WHU/awesome-gins-datasets

[ 8] 国内商业NRTK服务汇总与对比:https://mp.weixin.qq.com/s/uA_PK_2dRIFdh2Kqg97NnQ

[ 9] 7月7日:https://spaceflightnow.com/2022/07/10/russian-soyuz-rocket-hauls-glonass-navigation-satellite-to-space/

[10] 10月10日:https://www.nasaspaceflight.com/2022/10/glonass-k-17/

[11] Satellite Navigation 创刊文章已被EI核心检索:https://mp.weixin.qq.com/s/Qkrlas3hMW2Y0HxfjqdHvw

[12] TensorFlow 2.10版发布:https://blog.tensorflow.org/2022/09/whats-new-in-tensorflow-210.html

[13] 轨道确定软件Orekit:https://www.orekit.org/news.html

[14] 地图绘制库Basemap:https://github.com/matplotlib/basemap/releases


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