度南宁科学技术进步奖.docx
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度南宁科学技术进步奖
2017年度南宁市科学技术进步奖
推荐材料卷内目录
项目名称:
北斗实时精密定位关键技术与应用
自治区科技成果登记号:
201710394
序号
文件编号
责任者
文件材料题名
日期
页号
1
2017020052
南宁市国土测绘地理信息中心
南宁市科学技术进步奖推荐书
2017.07.03
1-35
2
南宁市国土测绘地理信息中心
附件材料目录
2017.07.03
36
3
国家版权局
知识产权证明
2017.03.03
2017.05.15
37-39
4
范昆飞等
公开发表论文专著
40-69
5
南宁市国土测绘地理信息中心
项目完成单位的直接经济效益证明
2017.06
70
6
广西壮族自治区国土测绘院等
其他单位应用证明
2017.02
71-81
7
201745B13
00196000
广西科学技术情报研究所
科技查新报告
2017.03.06
82-109
8
黄名华等
知情同意报奖证明
2017.07.03
110-114
9
南宁市国土测绘地理信息中心
完成人合作关系说明
2017.07.03
115
10
南宁市国土测绘地理信息中心、武汉大学
公示情况说明
2017.07.03
116-133
2017年度南宁市科学技术进步奖推荐书
一、项目基本情况
专业评审组:
电子信息与计算机科学
项目
名称
北斗实时精密定位关键技术与应用
是否属于保密项目
(否)
A、是
B、否
主
要
完
成
单
位
南宁市国土测绘地理信息中心、武汉大学
主
要
完
成
人
范昆飞、许超钤、孔建、方丹娜、彭海、张良、陈泉余、梁焕青、梁梅、吴文月、
韦葳、吕杰
项目起止时间
2015年06月01日起2017年05月30日止
所属国民
经济行业
(M)科学研究、技术服务和地质勘查业;
项目曾获科技计划、基金资助情况
计划、基金名称
编号
下达部门
下达年度
奖励类别(A)
A、技术开发类B、推广应用类C、重大工程类D、社会公益类
学科分类名称(代码)
①大地测量定位(42010)
②地理信息系统(41330)
③
授权发明专利(项)
0项
授权的其他知识产权(项)
2项
南宁市科学技术奖励委员会办公室制
二、项目简介
项目属于测绘科学“大地测量与空间定位”技术领域。
1、项目背景
因为各种误差源的存在,常规全球导航定位系统(GNSS)实时定位精度仅为10米左右,但利用地面GNSS基准站网的载波相位差分(网络RTK)技术,能获得实时厘米级精度的定位,目前该技术广泛应用于不动产测绘、工程测量、滑坡监测等领域。
网络RTK实时精密定位需要解决两个关键技术,一是需要建立各种GNSS误差源的实时高精度修正模型,二是保证各GNSS基准站坐标的精确性。
但当前网络RTK技术普遍存在以下问题:
电离层延迟和对流层延迟作为影响网络RTK定位的两项主要误差源,国内外算法目前一般仅支持GPS观测数据,且采用精度较低的全球性平均延迟修正模型,缺乏区域性高精度实时修正模型;目前一般采用定期解算方式检核基准站坐标,缺乏对基准站坐标变化的实时监测。
上述问题在一定程度上降低了网络RTK定位的精度和效率。
针对以上问题,项目突破兼容北斗卫星观测数据的区域高精度实时电离层和对流层延迟建模及基准站坐标实时监测的关键技术,研发具有国际先进水平的“南宁市北斗位置综合服务系统”。
2、主要创新点
(1)建立区域高精度多模实时电离层延迟改正模型,解决了传统GNSS电离层反演技术存在反演精度差、实时性差、高度依赖初值等难题,研发了国内外首个精度<2TECU的区域实时三维电离层监测系统,显著提高网络RTK电离层延迟改正模型精度;
(2)发展了一套完善的地基GNSS水汽三维层析的理论与方法,建立区域对流层高精度约束及水汽转换模型,解决了传统技术收敛时间慢、缺少实时精密星历的难题,研发了国内外首个精度<2毫米的区域实时可降水量监测系统;
(3)研发了国内外首个精度优于3毫米、更新率小于24小时的GNSS基准站坐标动态监测与自动维持系统,解决了基准站的稳定性监测难题,有效提高了网络RTK定位服务的精度、可靠性及快速恢复能力。
3、知识产权情况
项目取得软件著作权2项;发表论文10篇,其中SCI、EI和核心期刊发表论文9篇;成果整体达到国际先进水平。
4、推广应用及效益情况
项目显著提升了南宁市的信息化水平,进一步完善了基于北斗导航定位卫星系统的南宁市测绘基准体系,为南宁市北斗卫星导航产业发展奠定了基础。
项目成果目前已为全市100多家测绘资质单位提供服务,极大地提高了测绘生产效率,降低了测绘生产成本;按南宁市测绘生产服务总值1亿元/年估算,项目成果能提高10%生产效率,每年能节省资金1000万元。
此外,项目成果可拓展至气象、地震等应用领域,目前水汽监测产品已推广至南宁市气象部门开展短时降水预报研究。
三、项目主要科技创新
本项目创新和突破兼容北斗的高精度实时电离层延迟和对流层延迟建模,以及GNSS基准站坐标实时监测的关键技术,其中多项成果属国内外首个,整体技术水平达到国际先进水平。
一、区域高精度实时电离层延迟改正模型建模的主要创新点(大地测量与空间定位,附件2-1,2-2,3-1,3-2,3-3,3-6,3-7)
(1)提出了多种三维电离层层析成像反演方法。
针对传统方法存在的反演精度差,收敛速度慢,大规模稀疏矩阵不适定,格网数量巨大、实用性差,高度依赖初值、实时性差、时间分辨率低等问题,提出总变差最小化的三维代数重构算法、自适应联合迭代重构算法、混合正则化算法、像素基和函数基结合的电离层层析算法、附加投影函数的电离层层析算法等多种创新性算法,研发了国内外首个精度<2TECU的区域实时三维电离层监测系统,为GNSS电离层监测产品拓展到地学应用提供了基础数据。
(2)建立多模实时二维电离层延迟改正模型。
传统方法以GPS观测数据为主要研究对象,采用Klobuchar等实时修正模型精度较低,项目突破了多源数据融合、区域模型精化及实施延迟改正服务的技术难题,在国内外较早实现了GPS/GLONSS/北斗三种卫星系统联合解算,提出了区域高精度电离层模型,搭建了较高精度的实施区域电离层改正服务系统,显著提高网络RTK电离层延迟改正模型精度。
二、区域高精度实时对流层延迟改正模型建模的主要创新点(大地测量与空间定位,附件2-1,2-2,3-2,3-3,3-8,3-9,3-10)
(1)发展了一套完善的地基GNSS水汽三维层析的理论与方法。
提出了非均匀对称水平网格划分、附加辅助层析区域、引入水汽密度比例因子等创新技术,完善了水汽层析理论与方法,研发了国内外首个精度<2毫米的区域实时可降水量监测系统,为GNSS水汽监测产品拓展到气象短临天气预报提供了基础数据。
(2)提出了精密单点定位(PPP)求解对流层延迟和大气可降水量的改进算法。
引入虚拟观测值,松弛约束对流层参数,在不损失精度的情况下,加快收敛时间,减低对可视卫星数的要求;利用经验模型计算气压、大气加权平均温度等参数,解决了无法实施获取实测气压、大气加权平均温度等参数的难题;引入对流层梯度参数,通过还原出的斜路径延迟显著提高层析精度;顾及对流层日变化,改善参数的随机模型。
算法改进后,参数估计精度与传统模式相当,但参数估计的收敛速度有显著提升。
三、GNSS基准站坐标变化实时监测的主要创新点(大地测量与空间定位,附件2-1,2-2,3-4,3-5)
发展了基于等价方差-协方差健稳估计与广义网平差的GNSS数据处理理论与方法,研发了国内首个精度优于3毫米、更新率小于24小时的GNSS基准站网坐标变化动态监测与自动维持系统,解决了区域坐标基准的稳定性监测难题,有效提高了网络RTK实时精密定位坐标的精度、可靠性及快速恢复能力。
五、项目曾获科技奖励情况
获奖时间
奖项名称
奖励等级
授奖部门(单位)
六、公开发表的论文专著(不超过20篇)
序号
论文专著名称/刊名/作者
年卷页码
(年卷页)
发表时间
(年月)
通讯作者
第一作者
1
Anewcomputerizedionospheretomographymodelusingthemappingfunctionandanapplicationtothestudyofseismic-ionospheredisturbance/《JournalofGeodesy》/KongJianetal.
2016,90(8):
741-755
2016年4月
YibinYao
JianKong
2
AclearlinkconnectingtheTroposphereandIonosphereIonosphericReponsestothe2015TyphoonDujuan/《JournalofGeodesy》/JianKongetal.
2017:
1-11
2017年3月
YibinYao
JianKong
3
基于CORS的区域电离层建模及其在PPP中的应用/《城市勘测》/范昆飞等
2017,158(3):
75-78
2017年06月
范昆飞
范昆飞
4
基于DREAMNET的GPS/BDS/GLONASS多系统网络RTK定位性能分析/《测绘学报》/姚宜斌等
2016,45(9):
1009-1018
2016年9月
姚宜斌
姚宜斌
5
现代测绘基准综合管理服务系统的研究与构建/《测绘地理信息》/许超钤等
2014,39(6):
62-73
2014年12月
许超钤
许超钤
6
AnalysisoftheglobalionosphericdisturbancesoftheMarch2015greatstorm/《JournalofGeophysicalResearchSpacePhysics》/YibinYaoetal.
2016,121:
12157-12170
2016年12月
YibinYao
YibinYao
7
电离层三维层析成像的自适应联合迭代重构算法/《地球物理学报》/姚宜斌等
2014,57
(2):
345-353
2014年2月
姚宜斌
姚宜斌
8
AnewmethodtoacceleratePPPconvergencetimebyusingaglobalzenithtropospheredelayestimatemodel/《TheJournalofNavigation》/YibinYaoetal.
2014,67(5):
899-910
2014年4月
YibinYao
YibinYao
9
基于水汽密度比例因子的三维水汽层析算法/《测绘学报》/姚宜斌等
2016,45(3):
260-266
2016年3月
姚宜斌
姚宜斌
10
多系统精密单点定位及GPS模糊度固定/《2016年中国测绘地理信息学会学术年会论文集》/陈泉余等
2016:
137-144
2016年11月
陈泉余
陈泉余
七、项目知识产权情况(不超过10件)
知识产权
类别
知识产权具体名称
国家
(地区)
授权号
授权
日期
证书
编号
权利人
发明人
专利
状态
计算机软件著作权
南宁市北斗位置综合服务系统V1.0
中国
2017SR065310
2017.03.03
软著登字第1650594号
南宁市国土测绘地理信息中心
南宁市国土测绘地理信息中心
授权
计算机软件著作权
网络RTK数据处理系统(DreamNET)V1.0
中国
2017SR179306
2017.05.15
软著登字第1764590号
武汉大学
武汉大学
授权
承诺:
上述知识产权用于报奖的情况,已征得未列入项目主要完成人的权利人(专利指发明人)的同意。
第一完成人签名:
八、项目标准情况
序号
标准具体名称
标准级别
标准号
发布单位
发布日期
编制单位
第一
编制人
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
注:
只填写国家标准、行业标准、地方标准等3类级别标准。
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 南宁 科学技术 进步