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关键词： 北斗卫星导航系统   电能计量数据采集   数据挖掘   异常线损检测   同期线损管理系统  

摘要： 在传统能源日益短缺、污染问题愈发严峻的今天,线损管理在一个国家的电网节能发展中起着重要作用,同时也对电网发展规划、降损措施制定起到指导作用。随着智能电表的推广和北斗卫星导航系统的不断完善,电力大数据时代已经到来,但现有的线损数据分析和异常用电行为识别方法多基于人力,线损数据统计、用电信息采集、用户电量监测等在时效性和准确性方面存在局限性。因此,如何结合北斗卫星导航系统、大数据技术,将电力数据的实时采集与挖掘技术应用到线损管理和分析中,构建一个基于同期线损管理的综合系统,解决管理线损中的传统问题,具有重要的研究意义。本文从线损的基本理论和研究现状出发,先后研究了数据采集技术、挖掘技术、管理系统设计和应用,主要工作包括:(1)设计了以北斗卫星导航系统为基础的用电信息采集系统和短报文解析算法,建立多卡管理与预缓冲机制,加入了多时段主动上报、补召逻辑机制和长数据分包组包机制,通过电能计量数据采集测试验证了平均采集成功率达到99%以上。能够24小时全天候覆盖国内各个区域工作,同时可结合电网通信网络,并且与GPS系统相比,加入了双向短报文传输技术;(2)设计了一种基于时间序列的数据预处理方法,实现对线损噪声数据和缺失值异常的修复,结果基本与原始用电曲线保持一致,提高了数据的可用性。然后应用改进的K-means聚类与LOF离群点检测技术建立异常线损检测组合模型,设计了相似线损数据的检测算法,测试验证了当阈值取0.8时基本能够有效解决实际工作中相似用电行为判定的难题;(3)设计以Struts-MVC框架为基础的同期线损管理系统,采用ETL和Web Service技术在纵向与线损大数据实现数据集成,在横向与电网中各数据业务系统实现平台集成,提供了丰富的接口元素和强大的操作功能,改变了原有系统的孤立效应;(4)结合三个应用案例,展示了同期线损管理系统如何具体解决电网管理线损中的实际问题,尤其是在2019年爆发的新型冠状病毒防治过程中,协助政府部门提高了监督效率。随着智能电网相关技术的不断发展,可获得的高质量电力数据势必增大。本文设计的数据采集和挖掘技术具有强大的适应性和精准性,而且电网线损检测和分析结果可以通过管理系统进行查看管理,有助于提高电网的管理水平以及实现电网的安全稳定运行。

关键词： 对流层延迟   GNSS   北斗卫星导航系统   大气可降水量   台风   再分析资料   ERA5  

摘要： 水汽是地球大气重要组成部分,同时也是一种重要的温室气体,更是天气变化的指示器。水汽的相变过程伴随着能量的吸收或释放,影响着地表和大气的温度。基于全球卫星导航系统(GNSS)地面观测数据的水汽探测是一种确定大气水汽含量、分布及其变化的重要技术手段,因低成本、全天候、高时空分辨率、数据丰富、隐蔽性强等优势,受到GNSS与气象气候研究人员的广泛关注。针对地基GNSS水汽探测中气象数据缺失、第三代北斗卫星导航系统(BDS-3)水汽探测性能有待进一步验证、水汽产品应用有待加强的问题,本文采用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代再分析资料(ERA5)进行北斗/GNSS水汽探测研究,主要开展了以下几个方面的工作:1.再分析资料ERA5在中国区域的适用性分析。采用不同的空间插值方案从气象要素和天顶对流层延迟(ZTD)两个方面评估了 ERA5在中国区域的适用性。结果表明:ERA5提供的气压、气温与地面实测值之间的差异较小,可作为缺失实测值的有效补充,气压与气温误差呈现较为明显的季节特征;以双差网解、精密单点定位(PPP)解ZTD为参考值,ERA5-ZTD的均方根误差均在2cm以内,东南沿海地区ZTD计算误差普遍高于西北地区;不同插值方案下的气象要素提取结果及ZTD计算结果差异不大。2.再分析资料ERA5用于北斗/GNSS水汽探测。利用ERA5资料提供的高精气象数据计算天顶对流层干延迟(ZHD)与大气加权平均温度(Tm),并结合陆态网的ZTD产品进行大气可降水量(PWV)计算。其中ZHD的计算采用了模型法与积分法两种方案。实验表明:不同ZHD计算方案对ERA5-PWV结果的影响较小;ERA5-PWV平均偏差约为1mm,均方根误差约为2mm;研究区域内水汽呈现东多西少、南多北少的分布特征及夏秋多冬春少的季节特征,且与测站高程之间存在一定关联性。3.台风灾害影响期间的GNSS水汽变化。以2020年第四号台风“黑格比”为例,探究了台风影响时期的水汽变化。结果表明:在台风登陆之前,各地水汽含量便出现了持续增长趋势,直到台风登陆后几小时达到峰值;增长趋势出现的时间与台风的作用半径及距离台风中心的远近有关。4.地基BDS-3水汽探测性能初步分析。在前面研究的基础上,分析BDS与GPS、单系统与多系统组合进行水汽探测时的差异。实验结果显示:BDS-ZTD与GPS-ZTD之间存在一定差异,且单系统精度低于多系统组合精度,BDS-3水汽探测性能相较GPS仍有一定差距。

关键词： 北斗卫星导航系统   全球卫星定位系统   Reich模型   基于性能导航   碰撞风险   到达离场窗  

摘要： 为响应以北斗卫星导航系统为核心的GNSS系统协同发展和全面应用,依托导师组承担的“成都新机场交叉跑道管制运行策略研究”项目,在双频多星座提供的高精度导航条件下,以成都天府国际机场多跑道运行风险为研究重点,确保新机场多跑道运行风险满足安全目标等级。首先,本文选择基于伪距组合的组合导航定位解算方法,对BDS/GPS组合导航进行定位解算及精度分析,将卫星钟差引入接收设备的伪距公式中,然后将伪距函数泰勒展开,构建了设计矩阵和状态估计矢量,确定了系统内使用高度角模型和系统间使用组合权重及加权最小二乘法的权重值。其次,以Reich模型为基础,主要考虑导航精确性、飞机尾流、飞行技术误差等主要的碰撞风险影响因子,构建了进近和离场阶段的碰撞风险模型,对成都天府国际机场开展了多跑道运行碰撞风险计算。最后,针对成都天府国际机场的交叉跑道构型,分析了平行跑道与交叉跑道之间的相关性,针对平行跑道上复飞的航空器与交叉跑道上离场的航空器之间可能发生冲突,提出了到达离场窗(ADW)来控制多跑道运行风险的解决方案。通过实测BDS和GPS卫星导航数据验证了本文采用的算法能有效提高导航精确性。双频多星座卫星导航条件下的碰撞风险满足国际民航组织(ICAO)和中国民航(CAAC)要求的目标安全等级。基于碰撞风险模型,结合交叉跑道上航空器之间相对位置的变化特点,推算出的到达离场窗(ADW)能有效控制多跑道的管制负荷及运行风险。

关键词： 北斗卫星导航系统   测绘   优势   应用   展望  

摘要： 北斗卫星导航系统(简称"CNSS")是由我国自主建设运行的重要空间基础设施,在投入运行之后获得了显著成效,并且取得了理想的成就。它是我国拥有自主知识产权的导航系统,进入新时期之后,北斗卫星导航系统与测绘相结合,在工程领域取得了理想成就。基于此,本文阐述了北斗卫星导航系统的构成、工作原理、运行流程;根据该系统功能的自身优势,阐述了测绘行业应用该系统来提高测绘质量的相关标准;从测绘角度出发,分析了该技术在测绘中的应用。

关键词： 北斗卫星导航系统   导航终端   故障诊断   决策树  

摘要： 北斗卫星导航系统提供的实时位置,速度和时间信息,使得系统广泛应用于交通、气象、通信等行业。并且北斗卫星导航系统的稳定运行,促进了导航产业链的形成,在系统完善发展的过程中,北斗终端在市场上的应用频率也在不断提高。因此,终端设备的自动维护与检测已成为一个迫切需要解决的问题。本课题主要针对待测终端设备的功能和性能指标开发相应的故障诊断系统,整合嵌入式系统,硬件平台构成检修平台,平台将多功能检测,维修和指标测试集成于一体。将待测终端设备拆分为六个模块,分别为整机模块,接收机模块,接收机信道,一体化射频模块,抗干扰模块和功放/滤波器模块,对这六个模块进行功能检测和指标测试。本系统从实际出发,在系统设计过程中引入CART(Classification And Regression Tree),增加算法之后的软件和传统诊断软件相比较,能够提升装备维修效率并且能够降低人力成本。本文通过对待测终端设备的检修需求和以往导航终端诊断软件的设计经验,开发设计导航终端故障诊断系统,提高检修效率。具体工作如下:(1)需求分析并实现系统在模块测试时,具备两种模式,自动测试和手动测试,其中自动测试按照设定的流程对模块测试界面中的所有项进行测试,手动测试则适用于检修模式,并使用WPF(Windows Presentation Foundation)技术实现导航终端故障诊断系统。(2)故障诊断技术使用CART算法对终端故障进行判断,将模块测试到的历史数据作为样本集,训练CART决策树模型,并进行模型性能分析,为检修人员提供检修依据,提高检修人员的工作效率。(3)测试数据生成报告每个模块在自动测试结束后,会将界面中获取的数据保存到报告模板中生成检修报告,以供检修人员参考,并且在检修报告中包含后台代码对测试数据的故障分类,帮助检修人员判断。

关键词： 北斗卫星导航系统   卫星无线电导航服务   星基增强服务   卫星无线电测定服务   授时  

摘要： 北斗卫星导航系统(BDS)本质上是一个高精度时间空间信息服务系统,是我国自主运行的重要空间基础设施。BDS-3已于2020年7月正式开通,向广大用户提供RNSS、SBAS、RDSS单向和RDSS双向等多种授时服务。针对BDS-3提供的各种授时服务进行了简要介绍,详细讨论了各种授时方法,并利用实测数据进行了试验验证和比较分析。结果表明,BDS-3授时服务精度全部优于公布的指标要求,其中精度最高的SBAS授时方法精度可达2ns左右,RDSS双向授时精度和RNSS授时精度相当,达到9ns左右,RDSS单向授时精度最差,在15～30ns左右。

关键词： 北斗   5G   兼容性   干信比   捕获跟踪  

摘要： 北斗三号卫星导航系统的全面开通标志着北斗进入了全球服务的新时代。但由于北斗信号落地功率弱,易受到地面信号的干扰,特别是在北斗信号频段附近的5G信号,因此研究北斗信号与北斗邻近频段的5G信号之间的兼容性问题具有重大意义。本文以北斗S频段的区域短报文信号和北斗L频段的B1C信号为研究目标,重点研究B1C信号和短报文信号频段附近的5G信号对B1C和短报文信号的捕获、跟踪的影响。本文的主要内容如下:首先对北斗B1C信号的BOC和QMBOC调制方式进行了介绍,并对BOC的相关性、功率谱等特性进行了仿真分析;此外根据北斗信号体制,着重介绍了B1C信号的结构组成及各分量的功率分配。另外,详细介绍了北斗并行码相位的捕获原理,并给出了存在干扰时捕获的过程;接着探讨了跟踪环路的载波跟踪和码跟踪的原理,并对超前-滞后的码跟踪方法进行了分析。接着根据3GPP R15标准,确定了5G信号的频段分布、带宽配置,通过对5G时域波形信号及相应的谱特性的分析,可知CP-OFDM的带外泄露最为严重;此外,根据3GPP协议确定了5G信号基站功率限制、5G信号带外和杂散的范围及功率限制等射频规范;由ITU-R M.2412标准,仿真分析了5G信号在UMa和RMa场景下的视距传输(LOS)与非视距传输(NLOS)的传输模型和5G多径模型,为后续确定5G信号的影响范围提供了参考;此外对5G信号对北斗信号的干扰类型(带外、杂散以及三阶交调)进行了分析计算,结果表明5G带外泄露为主要的干扰因素。通过信干噪比引出了等效载噪比和谱分离系数的概念,接着指出了等效载噪比的局限性;转而采用干信比ISR来直观地表示干扰对北斗信号的影响,此外根据载噪比的衰减的定义,提出可以将存在干扰前后的跟踪误差下降幅度作为干扰对北斗信号跟踪性能影响的一个辅助指标。依据上述理论,仿真分析了5G信号对B1C信号、短报文信号捕获跟踪性能的影响。仿真结果表明:在频差最小的极端情况下,B1C信号的捕获成功对应的ISR在37d B左右,ISR大于28.8d B会造成B1C信号跟踪性能下降,甚至跟踪失败(ISR大于39.3d B);此外B1C实测数据分析表明目前实际部署的5G基站不会对B1C造成影响;区域短报文信号捕获成功对应的ISR为11d B,ISR大于12.25d B将导致短报文信号跟踪失败。

关键词： 无人机摄影测量   大比例尺   地形图   精度  

摘要： 大比例尺地形图,是城市规划与设计不可或缺的基础资料之一[1]。传统的测绘技术由于受环境、地形等条件的影响,很难高效的完成测绘任务。近年来,随着科学技术的高速发展,测绘领域开始涌现出越来越多的新技术,尤其以无人机低空摄影测量方法最为突出。无人机低空摄影具有快速、高效、劳动强度低等优点,不仅优化了传统测量的作业模式及流程,而且有效降低了误差的累积,提高了作业效率,在大比例尺地形图测绘方面具有良好的应用前景。本文以应用无人机摄影测量急速获取大比例尺地形图的手段为核心,详细阐述无人机低空摄影测量的原理、关键技术及具体作业步骤,分析了影响摄影测量技术制作大比例尺地形图精度的因素及注意事项。对无人机摄影测量技术之间及与传统测绘技术在作业精度、效率及设备性能等方面进行比较,在如何提高测量精度方面做了如下工作:（1）本文给出了畸变差改正模型。通过实验验证,采用直线约束方法求解畸变系数是可行的,直接改正方法可以使畸变图像得到较好的改正。在已确定地面的实际分辨率后,相机摄影时放置的位置与方式将影响内业高程数据的采集精度。实验发现,相机CCD阵面的短边在垂直于航线方向放置时最有利于提高内业高程数据的采集精度。（2）像控点布设。关于像控点布设的形式,没有明确的规范要求。导致其在作业中存在像控点布设方案不明确,精度不稳定等因素。基于此,本文提出八种像控点的布设方案,对使用各方案获取的影像数据,分别采用Pix4D与Context Capture进行处理,对获得的成果进行对比验证分析,得出将该方案应用于垂直摄影及倾斜摄影的可行性、可靠性及高效性。至于图像控制点的位置,没有明确的规格要求。（3）影像质量。系统的检查对比两测区使用不同无人机获取的原始影像及POS数据,深入分析了影响测区无人机影像质量的关键因素。（4）影像匹配。对常用的二进制稳健尺度不变特征的BRISK算法与尺度不变特性的SIFT算法原理进行了详细介绍,根据其特性提出了BRISK-SIFT结合的算法,并使用三种算法进行不同倾斜影像的匹配实验,结合匹配效果分析了BRISK-SIFT算法的匹配优势。（5）综合对比分析。通过对比分析应用无人机摄影测量技术制作大比例尺地形图各自的优势及缺点,深入探讨了新技术与传统测量技术在作业精度、作业效率、作业方法、安全性、人员专业素养等方面的优势,通过综合对比分析,为今后灵活选择作业模式提供参考。

关键词： 商标法   北斗卫星导航系统   申请人  

摘要： 何为"大国工程"?所谓"大国工程",是人类认识世界、改造世界、并对人类命运产生深远影响的精神实践和物质实践的统一,至少包含三个基本特征,即时间上的延续性、空间上的跨度性和福祉上的广泛性[1]。近来,与"大国工程"相关的商标"搭便车""碰瓷"现象层出不穷。

关键词： 城市地下空间   数据采集系统   Android   数据库   移动GIS  

摘要： 城市地下空间资源探索已成为当下热门话题,城市地下空间研究也是城市化进展的一个探索方向。移动GIS、电子设备和网络的快速发展,信息化技术已经开始渗透到各行各业。地下空间数据是研究城市化进程的基础。但地下空间数据来源广,种类繁多,处理起来效率低下,因此智能信息和数据的结合已经是大势所趋。部分地质工作者仍然采用手工记录野外数据,为了提高工作效率,本文以Android为平台,地质行业为背景,以智能手机上的移动GIS应用为对象,研究了移动GIS的理论和相关技术,再结合通信技术,开发了一套适合野外工作的数据采集系统。该系统能够代替了传统的纸质记录,减少数据错误率,能够为地下城市空间发展决策作为依据。同时也推动了移动GIS技术应用的发展。主要研究内容和结果如下:（1）对城市地下空间的数据特征进行分析,在此基础上,进行本次研究的野外工作,搜集本次开发系统的基本数据。包括地质测量数据、物理探测数据、化学探测数据、钻探数据、动态监测和采样测试等。（2）采用移动GIS中的数据库技术,构建了移动端和网络端的数据库,进行数据储存和访问。通过信息传输技术,移动端和网络端能够进行数据共享。移动GIS中地图服务,不仅能够实现实时位置定位,还能进行人机交互,在电子地图上进行路线规划的显示和隐藏。这些所有功能都在开发平台上用Java、CSS、HTML等计算机语言实现。（3）在分析系统基本功能的基础上,对系统的结构框架和功能框架进行了设计。结合了移动GIS技术和GPS技术,对系统各个模块进行了详细设计。实现了数据录入、定位显示、数据采样点查询、路线查询,路线的显示与隐藏、矢量素描入库等功能。野外数据采集测试后,该数据采集系统稳定,使用方便,能够满足野外数据采集的基本需要,为科研的外业数据采集带来了便利。