对伪距_相位组合量探测与修复周跳算法的改进

GPS原理及其应用习题集a

《GPS原理及其应用》复习 第一章概论 子午卫星系统与GPS定位原理有何区别？ 子午卫星系统的缺点 GPS的基本组成 什么是标准定位服务？ GPS信号接收机主要组成 第二章坐标系统和时间系统 名词解释：天球；赤经；赤纬；黄道；春分点；岁差；章动；极移；世界时；原子时；协调世界时；儒略日。 简述协议地球坐标系的定义。赤纬δ与大地纬度B有何区别；赤经α与大地经度L有何区别？ 什么是参心坐标系？ 什么是GPS定位测量采用的时间系统?它与协调世界时UTC有什么区别? 简述卫星大地测量的发展历史，并指出其各个发展阶段的特点。试说明GPS全球定位系统的组成。 为什么说GPS卫星定位测量技术问世是测绘技术发展史上的一场革命 简述GPS、GLONASS与NA VSAT三种卫星导航定位系统工作卫星星座的主要参数。 简述(历元)平天球坐标系、(观测)平天球坐标系以及瞬时极(真)天球坐标系之间的差别。 怎样进行岁差旋转与章动旋转?它们有什么作用 为什么要进行极移旋转?怎样进行极移旋转 简述协议地球坐标系的定义。 试写出由大地坐标到地心空间直角坐标的变换过程。 综述由(历元)平天球坐标系到协议地球坐标系的变换过程。 简述恒星时、真太阳时与平太阳时的定义。 在GPS 定位测量，具有重要意义的时间系统主要有哪三种？ 第三章卫星运动基础及GPS卫星的坐标计算 试述描述GPS卫星正常轨道运动的开普勒三大定律。 试画图并用文字说明开普勒轨道6参数。 简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力。 地球引力场摄动力对卫星的轨道运动有什么影响? 日、月引力对卫星的轨道运动有什么影响? 简述太阳光压产生的摄动力加速度，并说明它对卫星轨道运动有何影响? 综述考虑摄动力影响的GPS卫星轨道参数。 试写出计算GPS卫星瞬时位置的步骤。 第四章、GPS卫星的导航电文和卫星信号 名词解释：码；码元(比特)；数码率；自相关系数；信号调制；信号解调；遥测字；交接字；数据龄期；时延差改正；传输参数。 试说明什么是随机噪声码?什么是伪随机噪声码 C/A码和P码是怎样产生的 试述C/A码和P码的特点。 试述伪随机噪声码测距原理。

相位解缠算法研究

一、引言 合成孔径雷达干涉测量技术（synthetic aperture radar interferometry, InASR）将合成孔径雷达成像技术与干涉测量技术成功地进行了结合，利用传感器高度、雷达波长、波束视向及天线基线距之间的几何关系，可以精确的测量出图像上每一点的三维位置和变化信息。 合成孔径雷达干涉测量技术是正在发展中的极具潜力的微波遥感新技术，其诞生至今已近30年。起初它主要应用于生成数字高程模型(DEM)和制图，后来很快被扩展为差分干涉技术( differential InSAR , DInSAR)并应用于测量微小的地表形变，它已在研究地震形变、火山运动、冰川漂移、城市沉降以及山体滑坡等方面表现出极好的前景。特别，DInSAR具有高形变敏感度、高空间分辨率、几乎不受云雨天气制约和空中遥感等突出的技术优势，它是基于面观测的空间大地测量新技术，可补充已有的基于点观测的低空间分辨率大地测量技术如全球定位系统(GPS)、甚长基线干涉(VLBI)和精密水准等。尤其InSAR在地球动力学方面的研究最令人瞩目。 二维相位解缠是InSAR 数据处理流程中重要步骤之一，也是主要误差来源，无论是获取数字高程模型还是获取地表形变信息，其精确程度都高度依赖于有效的相位解缠。因此，本人在课程期间对相位解缠的相关文献进行了阅读。 二、InSAR基本原理

用两副雷达天线代替两个光源1S ，2S ，对地面发射相干信号，将 得到类似的条纹图。因为雷达信号与光线本质上都是电磁波，所以只要保证雷达天线载具运行轨道的稳定，那么两个信号到达地面上某一点处的路程差是确定的，只与该点在地面上的位置有关。在 InSAR 干涉测量中有两种模式，一种是在载具（卫星或飞机）上搭载一具天线，而载具两次通过不同轨道航线飞经目标地域上空，此种称之为单天线双航过模式；另一种在载具上搭载两副天线，只飞经目标地域上空一次，此种方式称之为双天线单航过模式。不论是哪种方式都可以用图 2.2 来模拟并作出几何解释。 在测量中两副天线或两次航过接收的数据可以各获得对地面同一区域的两幅包含幅值与相位信息的二维复数据图像，分别以1S ，2S 表示为 111114||exp()||exp()j r S S S π?λ==

相位恢复问题研究

Pure Mathematics 理论数学, 2019, 9(3), 330-335 Published Online May 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/9012310902.html,/journal/pm https://https://www.360docs.net/doc/9012310902.html,/10.12677/pm.2019.93044 Research on Phase Retrieval Problem Gan Gong, Huimin Wang*, Qian Wu, Yunyang Lu Department of Applied Statistics, Shaoxing University, Shaoxing Zhejiang Received: Apr. 23rd, 2019; accepted: May 3rd, 2019; published: May 15th, 2019 Abstract Phase retrieval is an important issue in the field of engineering physics, studying how to estimate a signal from its Fourier transform magnitude. Generally speaking, this problem is ill-posed. Therefore, to recover the signal accurately, some a priori information of the signal is needed. Very rich research results have emerged in the phase recovery problem. This paper will review the lat-est theories and algorithms of sparse phase recovery. Keywords Sparsity, Phase Retrieval, Iterative Algorithm, Nonconvex Optimization 相位恢复问题研究 龚敢，王会敏*，邬谦，卢云洋 绍兴文理学院，应用统计系，浙江绍兴 收稿日期：2019年4月23日；录用日期：2019年5月3日；发布日期：2019年5月15日 摘要 相位恢复问题是工程物理领域的一个重要的问题，研究如何从一个傅立叶测量的模中估计一个信号。一般来说，这个问题是病态的，因此，要准确恢复信号，需要信号的一些先验信息。关于相位恢复问题已经涌现了非常丰富的研究成果，本文将对稀疏相位恢复问题最新的理论和算法进展进行综述。 关键词 稀疏性，相位恢复，迭代算法，非凸优化 *通讯作者。

7.4-整周跳变的探测与修复

7.4 整周跳变的探测与修复 GPS 载波相位测量，只能测量载波滞后相位1周以内的小数部分，不能测量载波滞后相位的整周数)(0N 。其后的载波滞后相位整周数变化值（始后周数），是通过多普勒积分由电子计数器累计读得的。由于GPS 信号接收机自身故障或GPS 信号意外中断，导致载波锁相环路的短暂失锁，而引起多普勒计数的短暂中断；当载波锁相环路重新锁定后，多普勒计数又重新开始，以致造成载波滞后相位整周数变化值（始后周数）的不连续计数。这种多普勒计数的中断现象，称为整周跳变，简称为周跳（cycle slip ）。 当GPS 载波相位观测值没有发生周跳时，卫星一次通过的载波滞后相位整周数是连续的，各时元（历元）的观测值都会含有一个共同的整周未知数，即时元1t 的整周模糊度0N ，当发生周跳时，其后所有的载波相位观测值都会含有一偏差?，该偏差就是中断期间所丢失的整周计数，即周跳后的载波相位观测中含有未知数?+0N 。 所谓周跳的探测就是利用观测的信息来发现周跳。在探测出周跳后，利用观测信息来估计丢失的周数?，从而修正周跳后的载波相位观测值，称为周跳的修复。在探测出周跳之后，也可将?+0N 视为周跳后的整周模糊度而利用平差的原理解求出这个未知参数，这是一个整周模糊度的求解问题。 静态定位中，由于接收机静止不动，周跳的探测与修复问题已得到了很好的解决。在动态环境下，由于动态接收机在不断地运动中，周跳的探测与修复比静态定位要困难得多。 由于GPS 信号接收机能提供多种观测信息，利用这些观测信息本身的相互关系（无需轨道信息），可以对周跳进行探测和修复，目前主要有下列方法。 （1）根据有周跳现象的发生将会破坏载波相位测量的观测值???+)(Int 随时间 而有规律变化的特性来探测周跳（高次差或多项式拟合法） （2）利用载波相位及其变化率的多项式拟合来探测、修复周跳（多项式拟合法）； （3）利用伪距和载波相位观测值组合来探测、修复周跳（伪距/载波组合法）； （4）利用双频载波相位组合观测值探测、修复周跳（电离层残差法）。 7.4.1用高次差或多项式拟合法 此种方法是根据有周跳现象的发生将会破坏载波相位测量的观测值???+)(Int 随时间而有规律变化的特性来探测的。GPS 卫星的径向速度最大可达s km /9.0．因而整周计数每秒钟可变化数千周。因此，如果每15s 输出一个观测值的话，相邻观测位间的差值可达数万周，那么对于几十周的跳变就不易发现。但如果在相邻的两个观测值间依次求差而求得观

各种星历在相位平滑伪距单点

第33卷第6期2010年11月 现 代 测 绘 M odern Surveying and Mapping Vol.33,No.6 Nov.2010各种星历在相位平滑伪距单点 定位中的对比分析 高成发,谢玉忠 (东南大学交通学院,江苏南京210096) 摘 要 随着IGS星历产品的种类和精度不断提高,精密单点定位对星历有了更多的选择。本文对IG S星历和广播星历进行了精度对比,同时介绍了相位平滑伪距的原理,着重通过对伪距单点定位和相位平滑伪距单点定位与广播星历、IG U星历和IG S最终星历的组合对国内IG S跟踪站(shao)进行单点定位的分析,证明了伪距平滑后的定位精度有了明显的提高,使用IGU星历比广播星历定位精度也有所提高。 关键词 相位平滑伪距 星历 单点定位 中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1672-4097(2010)06-0003-04 1 引 言 传统的GPS单点定位是指利用伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行的定位。由于C/A码的测距精度仅为3m左右(P码约为30cm),观测噪声至少也有30cm,广播星历的轨道精度为米级[1],卫星钟差的改正精度为几纳秒,因此单点定位的坐标分量精度只能达到5~10m。而由于整周模糊度的存在,单纯的载波相位观测量无法进行单点定位。载波相位平滑伪距利用伪距无整周模糊度的特点与载波相位观测量相结合进行单点定位,平滑后的伪距精度约为30~ 60cm,IGS最终精密星历的轨道精度可达2.5cm,卫星钟差精度可达75ps。由于其实时性不能得到满足,IGU星历被推出,其预测部分的轨道精度可达5cm,卫星钟差精度可达5ns,因此如果采用IGU,IGS星历并且周跳修复和粗差剔除正确,平差模型合理,其定位精度会得到很大提高。基于此,本文根据载波相位平滑伪距的特点,给出了探测与修复周跳以及剔除粗差的方法和步骤,编制了相应程序。 2 各种星历的比较 全球定位系统(GPS)是基于无线电导航的卫星定位系统,卫星轨道是定位的前提条件,轨道(GPS星历)直接影响着导航定位的精度[2]。目前,GPS卫星星历的提供方式有广播星历、超快速星历(IGU星历)、快速星历(IGR星历)和精密星历(IGS星历)4种类型。轨道精度由高到低分别为IGS星历、IGR星历、IGU星历和广播星历;对于实时性而言,广播星历和IGU星历预推轨道可实时获取,而IGS星历和IGR星历只能用于后处理[2]。 GPS广播星历是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文,用户接收机接收到这些信号,经过解码便可以获得所需要的卫星星历。目前广播星历轨道精度大约为3m。为了加强国际间GPS地学研究合作应用,国际大地测量学协会IAG(Inter-national association of ge-odesy)于1993年成立了国际GPS地球动力学服务(IGS)组织,并于1994年1月正式运作,其主要任务是利用GPS空间对地观测技术研究地壳运动、监测海(冰)面变化、地球自转、极移以及大地坐标系维持等地球科学问题。目前,IGS拥有分布在全球的335个GPS跟踪站和部分GLONA SS跟踪站,对GPS卫星进行连续跟踪观测,其测量数据被发送到IGS数据分析与处理中心,该中心统一解算GPS卫星星历,并向全球用户提供3种星历类型:IGS星历、IGR星历和IGU星历。这三种星历都是用SP3格式。IGS星历要在12d之后才能获取;IGR星历在17h 之后即能获取。2000年3月10日开始,IGS中央局推出了一种新的轨道产品IGU(IGS U ltraRapid product)轨道。每个IGU星历文件轨道弧长48h,前24h是基于实测GPS数据的精密轨道,后24h 则是预推轨道。目前IGU轨道每天发布4次,分别在U TC时3:00、9:00、15:00和21:00发布,用户只需在3小时之后即可获取[2]。同时,由于该轨道有24小时的预推轨道,因此可作为实时使用,目前IGU星历的应用成为研究的重点。表1 IGS产品质量指标[3]。

激光干涉位移测量技术

激光干涉位移测量技术 张欣（2015110034） 摘要：为了实现纳米级以上分辨力位移的测量研究，利用激光干涉位移测量技术可以达到纳米级分辨力，其具有可溯源、分辨力高、测量速度快等特点，是目前位移测量领域的主流技术。本文对目前主要的激光干涉位移测量技术进行了分类介绍，并对各种干涉仪的特点进行了分析，最后介绍了激光干涉位移测量技术的国内外发展现状和趋势。 关键词：纳米级；激光干涉；位移测量； 1 引言 干涉测量技术( interferometry ) 是基于电磁波干涉理论，通过检测相干电磁波的图样，频率、振幅、相位等属性，将其应用于各种相关的测量技术的统称。用于实现干涉测量技术的仪器被称为干涉仪。在当今多个科研领域，干涉测量技术都发挥着重要的作用，包括天文学，光纤光学，以及各种工程测量学。其中由于上个世纪60年代激光的研制成功，使得激光干涉测量技术在各种精密工程领域得到了广泛的应用。它的基本功能是将机械位移信息变成干涉条纹的电信号，再对干涉条纹进行调理和细分，进而获得所需要的测量信息。整个激光干涉测量系统中主要的组成部分有光电转换、信号调理、信号细分处理。 1.1激光干涉仪分类 激光干涉仪是以干涉测量为原理，利用激光作为长度基准，对数控设备(加工中心、三坐标测量机等)的位置精度（定位精度、重复定位精度等）、几何精度（抚养扭摆角度、直线度、垂直度）进行精密测量的精密测量技术。由于激光具有波长稳定、波长短、具有干涉性，使得激光在现代光电测量系统中占据了重要的地位，尤其是在激光干涉测量系统中。下面介绍激光干涉仪测量原理以及激光干涉仪。 光的相长干涉和相消干涉： 图1.光的相长以及相消干涉 如果两束光相位相同，光波会叠加增强，表现为亮条纹，如果两束光相位相反，光波会相互抵消，表现为暗条纹。图1.1就是光的相长以及相消干涉，而激光干涉仪主要依据的原理就是激光的干涉产生明亮

周跳检测与修复

GPS精密定位 周跳检测与修复（Cycle slip detection and repair） 完整的载波相位是由初始整周模糊度N、计数器记录的整周数INT和接收机基频信号与接到卫星信号的小于一周部分相位差Δφ。Δφ能以极高的精度测定，但这只有在N和INT都正确无误地确定情况下才有意义。卫星在观测中失锁后，造成接收机载波整周计数INT误差，这种现象称为周跳。当重新捕获卫星后，周跳给计数器造成的偏差即为中断期间丢失的整周数，小周跳可以通过检测方法发现后并加以修复，大的周跳或较长时间的失锁，周跳不易修复，需要重新固定整周模糊度。周跳的探测及修复对于用载波相位精密定位至关重要，成功的修复才能获得高精度的结果。 周跳产生的原因： 1.卫星信号暂时阻断； 2.仪器线路暂时故障； 3.外界环境的突变干扰，如电离层、动态变化。 检测周跳的主要方法： 1.屏幕扫描法 观测值中出现周跳后。相位观测值的变化率就不再连续。凡曲线出现不规则的突然变化时，就意味着在相应的相位观测值中出现了整周跳变。早期进行GPS相位测量的数据处理时，就是靠作业人员坐在计算机屏幕前依次对每个站、每个时段、每个卫星的相位观测值的变化率的图像进行逐段检查来探测周跳，然后再加以修复。这种方法比较直观，在早期曾广泛使用。但由于工作繁琐枯燥乏味，而且需反复进行，所以这种手工编辑方法目前正逐步被淘汰，而很少使用了。 2.高次差或多项式拟合法 由于卫星和接收机间的距离在不断变化，因而载波相位测量的观测值INT+Δφ也随时间在不断变化。但这种变化应是有规律的、平滑的。周跳将破坏这种规律性。根据这一特性就能将一些大的周跳寻找出来(尤其是对采样率较高的数据)。 一般来说，一个测站S对同一卫星J的相位观测量，对不同历元间相位观测值取至4至5次差之后，距离变化对整周数的影响已可忽略，这时的差值主要是由于振荡器的随机误差而引起的，因而应具有随机的特性见下表。但是，如果在观测过程中产生了周跳现象，那么便破坏了上述相位观测量的正常变化规率，从而使其高次差的随机特性也受到破坏。我们利用上述性质便可以发现周跳现象。下面以观测量为例，如果在历元t5的观测值中有100周的周跳，则观测量的各阶差值中4次差的异常与历元t5观测值的周跳是相应的。某一历元的周跳发现后，可根据该历元前或后的正确观测值，利用高次差值公式外 载波相位观测量及差值

基于自适应稀疏表示的压缩感知及相位恢复算法研究

基于自适应稀疏表示的压缩感知及相位恢复算法研究 高效地获取、处理及传输信息对于科技进步至关重要。作为信息的载体,图像在传统采集过程中通常需要以高采样频率采样才能够被完美重建。然而,较多的测量数据既增加了采样端的复杂性,又给数据的传输、处理与存储增加了压力。如何利用少量测量数据重建高质量图像是一大挑战。 为解决该问题,本文利用自适应稀疏表示技术研究从信息缺失严重的测量数据中重建高质量图像的算法,重点研究有效的压缩感知核磁共振成像(Compressed Sensing Magnetic Resonance Imaging,CSMRI)与相位恢复(Phase Retrieval,PR)算法。具体研究内容及创新性成果如下:首先,为解决现有CSMRI 算法在低采样率下重建质量低的问题,提出基于一阶逼近字典学习的CSMRI算法及融合局部稀疏性、即插即用先验的CSMRI算法。字典学习方法在图像重建中至关重要,本文对传统字典学习代价函数中的字典与系数的乘积项进行一阶逼近提出了能够有效捕获图像信息的一阶逼近字典学习方法。此外,利用该方法提出了有效的CSMRI算法。 根据图像与其去噪结果应尽可能接近的原理,构建了即插即用正则化模型。将该模型引入到基于一阶逼近字典学习的CSMRI中以利用多种先验知识进行图像重建,实验验证了算法的有效性。其次,为解决低过采样率下现有PR算法重建质量低的问题,提出了基于紧标架、自适应正交字典的PR算法。传统相位恢复的测量数据包含关于待重建图像较少的结构信息,为保证重建高质量图像需利用额外的先验信息进行重建。 为此,提出利用图像在TIHP(Translation Invariant Haar Pyramid)紧标架下的稀疏性进行相位恢复的算法。由于紧标架的非自适应性,上述算法在更低的过采样率下重建质量不高。为解决该问题,提出利用自适应字典进行相位恢复的算法。该算法将字典限制为正交结构以降低算法计算复杂度,通过傅里叶模值联合优化字典与图像,实验验证了算法的有效性。 再次,提出迁移正交稀疏变换学习算法,并利用该方法进行相位恢复。由于相位恢复的初始估计图像通常为随机的,初始迭代的估计图像包含大量噪声,将该估计图像的图像块作为训练样本不利于字典学习。为解决该问题,构造了稀疏变换正则项以衡量待学习稀疏变换与已知稀疏变换的相似性。提出迁移正交稀疏变

INSAR相位解缠方法比较分析

INSAR相位解缠方法比较分析 【摘要】合成孔径雷达干涉测量技术（Interferometric Synthetic Apeurtre Radar，简称InSAR）是近二十年发展起来的一种先进的空间观测技术，它通过对同一地区的两幅单视复数图像进行配准、干涉、去除平地效应、滤波、解缠、地理编码等一系列处理，最终获取DEM。相位解缠是InSAR数据处理的关键技术和难点，也是InSAR产品的主要误差源。本文选取相干性较好四组SAR影像对进行实验，借助于Mcrosoft visual C++6.0平台和Matlab平台，对六种最常用的解缠方法从解缠精度和效率两个方面来分析比较各种方法。 【关键词】InSAR；缠绕相位；相位解缠；误差 合成孔径雷达（Synthetic Apeurture Rada，简称SAR）是50年代末研制成功的一种微波传感器，也是微波传感器中发展最快、最有效的传感器之一。它是一种主动传感器，与其他测地技术相比，SAR具有不受光照以及恶劣天气等条件的影响，可进行全天时、全天候地对地观测，对地物具有一定穿透能力，分辨率不受传感器平台高度的影响等优点。因此，被广泛地应用于地质、环境、海洋、水文、灾害、测绘、农业、林业、气象和军事等领域。 早在1952年，美国Goodyear宇航公司便研制成功了第一个实用化的SAR 系统，1953年获得了第一幅机载SAR影像，到70年代中期机载SAR技术己经比较成熟，到了70年代末期星载SAR已经由实验研究转向了应用研究，进入80年代后，星载SAR得到了迅猛发展。我国1976年开始研制合成孔径雷达，1979年获取了我国第一批合成孔径雷达图像，1987我国研制了新一代机载合成孔径雷达系统，90年代初，中国研制出机载合成孔径雷达实时成像传送处理器，目前我国星载SAR系统也正在积极研究当中。 InSAR是基于SAR成像基础和干涉测量原理上的一种雷达主动成像遥感测量技术。它的原理是通过两副天线同时观测，或一定时间间隔的两次平行观测，获取同一景观的复图像对，由于目标与天线的几何关系，在复图像对上产生相位差，形成干涉图纹。干涉图包含了图像点与天线位置差的精确信息，干涉合成孔径雷达相位解缠算法利用传感器高度、雷达波长、波束视向及天线基线距之间的几何关系，可以精确地测量出图像上每一点的三维位置。 InSAR干涉测量数据处理流程分为七个步骤，分别为：图像配准，配准完成后主图像和重采样的辅图像复共轭相乘，去平地效应，滤波处理，相位解缠，基线估计，生成DEM。其中，相位解缠是干涉数据处理过程中关键环节，直接影响数字高程模型（DEM）的精度。 由于三角函数的周期性，干涉图中各点的相位值只能落入主值（- ，]的范围内，所以干涉纹图中的相位只是真实相位的主值，要得到反映高程信息的真实相位值必须对每个相位值加上2 的整数倍，这个过程称为相位解缠。 相位解缠是InSAR数据处理中的重要环节，自20世纪70年代末至今人们已经发展了几十种相位解缠算法，这些算法可以分为三大类，第一类是以枝切法为代表的基于路径跟踪的相位解缠算法，它主要是通过沿着预先确定的一致性路径进行相邻像元的相位差值积分来实现相位解缠。积分时路径要绕开一些低质量、不一致的区域，这是路径跟踪算法的核心思想。这些方法都是一种局域算子，即误差被限制在局部区域内不会传播。第二类是以最小二乘算法为代表的基于最小范数思想的相位解缠算法，它是通过在整体上使缠绕相位的梯度与真实相位的

相位恢复算法在量子关联衍射成像中的应用研究

第27卷 第11期 2007年11月 光 学 学 报 ACT A OPT ICA SINICA V ol.27,No.11N ov ember ,2007 文章编号:0253 2239(2007)11 2075 7 相位恢复算法在量子关联衍射成像中的应用研究 * 刘永峰 张明辉 沈 夏 魏 青 韩申生 (中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800) 摘要: 随着研究工作的逐步深入,目前已经利用经典热光源实现了关联衍射成像,使得该技术有望在X 射线以及中子衍射成像等方面得到广泛应用。在实验利用非相干光得到物体无透镜傅里叶变换频谱的基础上,采用误差消除与输入输出恢复算法,并结合过采样理论,实现了实验所用物体透射率函数的恢复。分别得到了纯振幅物体的振幅分布函数与纯相位物体的相位分布函数。此外,还讨论了实验所得傅里叶变换频谱的噪声等因素对图像恢复结果的影响。 关键词: 量子光学;量子信息;量子关联衍射成像;相位恢复中图分类号:O 431.2;O 436 文献标识码:A *国家自然科学基金(60477007)和上海光科技特别项目基金(034119815)资助课题。 作者简介:刘永峰(1980-),男,吉林人,硕士研究生,主要从事非局域量子关联成像方面的研究。E mail:yfliu349@sio https://www.360docs.net/doc/9012310902.html, 导师简介:魏 青(1969-),男,陕西人,副研究员,主要从事生物光子学方面的研究。E mail:qing w @https://www.360docs.net/doc/9012310902.html, 收稿日期:2007 03 09;收到修改稿日期:2007 05 17 Application of Phase Retrieval Algorithm to Quantum Corre lated Diffraction Imaging Liu Yo ngfeng Zhang Minghui Shen Xia Wei Qing Han Shensheng (Sha ngha i Instit ute of Opt ics a nd Fin e Mecha nics ,the Chinese Academy of Scien ces ,S han gha i 201800)Abstract: With our research going deeply,quantum correlated diffraction imaging can be accomplished by use of c lassical thermal source now,which indicates its wide application in X ray and neutron diffrac tion imaging.The object transmission functions are suc cessfully retrieved from the lensless Fourier transform frequency spectrums,which are obta ined in experiment using incoherent https://www.360docs.net/doc/9012310902.html,ing the error reduction algorithm and the input output a lgorithm integrated with over sam pling theory,the amplitude distribution function of amplitude only object and the phase distribution function of pure phase object are retrieved successfully.The influence of the noise of Fourier transform frequency spectrum in the experiment on the retrieval result is a lso discussed. Key wo rds: quantum optic s;quantum information;qua ntum c orrelated diffraction imaging;phase retrieval 1 引 言 在某些情况下,相位信息与振幅信息同样重要。对于相位信息,在频率较低的波段可以直接探测得到,但是在光波段或者波长更短的波段,因为频率高达1014 H z 以上,目前探测器的响应速度无法实现直接探测,只能借助光场的干涉或衍射强度分布来间接地恢复光场的相位分布。近年来,在光场干涉与衍射研究领域,量子成像作为一个新的物理现象,引起了学者们的关注并开展了理论和实验方面的工作,起初主要是基于非经典纠缠光束开展相关研究 的[1~3]。随着研究的不断深入,科学家们又基于统计光学理论,提出并验证了利用经典热光场同样可以实现非局域关联成像[4~8] ,引导该方面研究走入一个新领域,也就是基于经典热光场的强度关联成像,使量子成像技术向实用化方向迈出重要一步 [9~13] 。目前实验上已经用非相干光源实现了物 体的无透镜傅里叶变换[14,15] ,得到的是光场的衍射强度信息,相位信息可以用相位恢复方法来间接得到,本文结合已有的相位恢复算法来研究量子关联衍射成像中的相位恢复问题。

组合高次差法与相位求差法在周跳探测与修复中的应用

组合高次差法与相位求差法在周跳探测与修复中的应用 张业旺，卢艳娥，李治安，卢超 （空军工程大学信息与导航学院，陕西西安710077） 摘要：为获取准确无误的载波相位观测数据，必须对载波相位观测中出现的周跳现象进行及时有效的探测与修复。文中分别对高次差分法及双频载波相位求差法进行研究仿真，针对高次差分法对大周跳探测稳定、相位求差法对小周跳探测敏感的各自特点提出将两者相组合的形式进行周跳的探测与修复，介绍了其设施方法步骤，最后利用算例验证了组合方法的可靠性和有效性。 关键词：载波相位；周跳探测与修复；高次差法；相位求差法中图分类号：TN967.1 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）24-0087-03 Combination high difference and differenced phase apply to cycle slip detection and repair ZHANG Ye -wang ，LU Yan -e ，LI Zhi -an ，LU Chao （College of Information and Navigation ，Air Force Engineering University ，Xi ’an 710077，China ） Abstract:In order to obtain the accurate carrier phase observation data ，it is necessary to detection and repair cycle slip appear in the carrier phase observation timely and effectively.Research on high difference method and double frequency carrier phase difference method and simulation respectively ，in view of the high difference method to large cycle slip detection stability and phase for difference method for small cycle slip detection sensitive characteristics put forward the combined both the form of cycle slip detecting and repairing ，and introduces the steps of the facilities.Finally ，use an example verified the reliability and effectiveness of the combination method. Key words:carrier -phase ；cycle slip detection and reparation ；high difference ；differenced phase 收稿日期：2012-08-30 稿件编号：201208176 作者简介：张业旺（1987—），男，江苏淮安人，硕士研究生。研究方向：卫星导航、信号处理。 在卫星导航定位中，观测时段延续的时间越长，产生载波相位观测周跳的可能性也就越大，当相位观测数据某一时刻发生周跳时，其后所有的载波相位观测值都会含有丢失的整周计算偏差，为获取无周跳的“干净”载波相位观测数据，正确检测与修复周跳是GPS 数据预处理中的关键问题之一[1]。 周跳的探测与修复从本质上讲就是如何从载波相位观测值的时间序列中寻找可能存在的系统性粗差并加以改正。目前，已有多种方法用于探测与修复周跳，如高次差法[1]、多普勒频移法[2]、小波分析法[3]、电离层残差法[4]、M-W 组合探测法[5]以及多项式拟合[6]等。但是各种方法都不很完善，尤其对于小周跳还不能有效地探测和修复。高次差法实用于大周跳探测，对小周跳探测能力差[1]；多普勒频移探测周跳时，必须保证至少前4个历元的载波相位观测值没有周跳，继而用他们来探测和修复第五个历元的载波相位观测值的周跳[5]；电离层残差法可以探测与修复周跳，但其推证方法不够完善，同时由于没有解决周跳解的多值性问题[4]等。为实现既能降低实现门限又达到满足需求的目标，所以笔者结合高次差分实现简单且对大周跳探测能力强、相位求差法对小周跳探测敏感的各自优点将两者组合起来对对载波相位进行周跳探测与修复。 1高次差法 高次差法[1]是一种简单有效的周跳探测方法，一般指对 观测值在历元间求3次以上差分就称为高次差，其特点就是通过高次求差使周跳的影响放大，从而提高周跳探测的可能性。高次差法所求的差值实际上是由减法滤波器产生的，它是抑制低频信号并消除常数部分的高通滤波，像周跳这样的高频信号则被扩大。如在相邻两个观测值间依次求差而求得观测值的一次差，这时一次差的变化较观测值的变化就小多了。同理可继续求差，二次差则为卫星径向加速度的均值和采样间隔的平方之乘积，变化就更加平缓，当求至四次差或五次差时，呈现偶然误差特性。即四次差后将基本趋于零，而周跳则会破坏这种规律性，根据这一特性就可以把周跳找出来。利用原始相位观测值的高次差分的办法来探测周跳，其原理可以用表1形象地加以表示。现假定该信号在历元T6、T （k +1）的观测值中分别含有周跳e 和k ，构成观测量的各阶差值如表1所示。 文中数据接收于2012年8月26日西安沣镐东路某点，接收机为NovAtel 高精度GPS 接收机。图1为1s 采样率下 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷Vol.20第24期No.242012年12月Dec.2012 －87－

GPS考试相关试题及基本概念

《GPS原理及应用》模拟试题（1） 一、填空（每空1分，共20分） 1.子午卫星导航系统采用6颗卫星，并都通过地球的南北极运行。 2.按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E 六级，其中C级网的相邻点之间的平均距离为15～10km，最大距离为 40 km。 3.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。 4.按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应包括空间部分、地面监测部分和用户接收处理部分。 5.在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择横轴墨卡托投影投影方式 6.从误差来源分析，GPS测量误差大体上可分为以下三类：与卫星误差， 与卫星信号传播有关的误差和与接收机有关的误差。 7.根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。选择什么方式组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。 8.美国国防部制图局（DMA）于1984年发展了一种新的世界大地坐标系，称之为美国国防部1984年世界大地坐标系，简称WGS-84坐标系。 9.当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。 10.双频接收机可以同时接收L1和 L2信号，利用双频技术可以消除或减弱电离层折射对观测量的影响，所以定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较高。 11.在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫整周跳变。 12.PDOP代表空间位置精度因子 13.GPS工作卫星的主体呈圆柱形，整体在轨重量为843.68㎏，它的设计寿命为7.5年，事实上所有GPS工作卫星均能超过该设计寿命而正常工作。14.用GPS定位的方法大致有四类：多普勒法、伪距法、射电干涉测量法、载波相位测量法。目前在测量工作中应用的主要方法是静态定位中的伪距法和载波相位测量法。 15.在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。在实践中应用甚广。 二、名词解释（每小题4分,共20分） 1.GPS卫星的导航电文 是用户进行数据定位、观测的。 GPS卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。 它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A 码转换到捕捉P码的信息。 2. 同步观测环 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。 3.静态定位

InSA_R相位解缠最小范数算法的研究

InSAR相位解缠最小范数算法的研究 第一章绪论 1.1论文研究的背景 合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是20世纪60年代末发展起来的一项技术，在近20年来受到了世界各国的广泛关注获得了迅猛发展并逐渐趋于成熟。由于合成孔径雷达干涉测量主要是利用主动微波式传感器，它的出现大大地扩展了合成孔径雷达、光学传感器等的应用领域。它不仅能够获取高精度的高程信息，同时还可以全天时、全天候监测陆地表面和冰雪表面地形等的微小变化，监测的时间间隔从几天到几年，监测精度可达毫米级，并且它对某些目标物体还具有一定的穿透能力。其更令人瞩目的是，这项技术还可用于研究过去长时间无法到达的冰川和冰源的变化情况，也可用于一些灾害性地表形变的探测，如地震、火山爆发、等以及地表三维的重建，因而成为了遥感研究的热点川。 1.1.2 相位解缠研究的现状 相位解缠技术最早出现在20世纪60年代末70年代初，当时主要是信号处理的需要，所研究的主要是一维问题。除合成孔径雷达干涉测量中应用外，还在合成孔径声纳、光学干涉、微波干涉、核磁共

振等方面有重要应用。二维相位解缠始于20世纪70年代末。在 过去的30多年里，InSAR的相位解缠的方法发展十分迅速，达到了三、四十种，文献(王超，2002)列出了多种算法，但以上基本上可以分为两大类，即路径跟踪法(Path Following)和最小二乘法(Least Square)，路径跟踪法基于像元到像元的局部运算来解缠，而最小二乘法是通过使解缠后解缠前相位的梯度差整体最小来进行求解的。 各种算法都有其自身的优缺点，适用于特定条件的数据，普适性都不是很好，因此算法的选择一般应根据实际情况而定。 1.2 本文研究内容 我国是一个地质灾害频繁的国家，近些年来各种地质灾害接踵而来，如地震、滑坡、地面沉降等，这些地质灾害以地表形变为直接特征，严重影响了人民生命与则一产的安全，因此对地表形变的监测显得尤为重要。合成孔径雷达技术能够利用雷达信号中的相位信息来提取地表的三维信息，精度可达毫米级，己成为目前DEM生产的主要技术手段之一，在地下资源探测以及军事目标探测等方面都具有其独特的优越性和发展潜力。相位解缠作为InSAR技术应用处理中至关重要的一个环节，也因此显得尤为重要。 本文主要研究内容包括以下几个方面: 1、对相位解缠中最小范数算法的理论进行归纳和研究. 2、从对合成孔径雷达干涉测量的常用数据分析入手，在C#编程语言的基础上，结合WPS, GIS等技术和手段，对基于最小范数算法的InSAR相位解缠软件的四种基于最小范数相位解缠算法，包括

4 GPS定位的观测量和观测方程

第四章 GPS定位的观测量和观测方程 GPS定位要解决两个问题： 一是观测瞬间GPS卫星的空间位置。 解决方法：通过导航电文中的卫星星历来确定。（前已述） 二是测站点卫星之间的距离。 解决方法：通过测定信号传播时间计算。传播时间通过GPS的观测量计算的。 4.1 GPS的主要观测量 主要观测量：码伪距： C1、P1、P2 载波相位：L1、L2 多普勒 D1、D2 即： 1)L1载波相位观测值（L1） 2)L2载波相位观测值（L2） 3)调制在L1上的C/A-code伪距（C1） 4)调制在L1上的P-code伪距（P1） 5)调制在L2上的P-code伪距（P2） 6) L1载波Dopple观测值（D1） 7) L2载波Dopple观测值（D1） 在 RINEX 2.10 中, 定义了下列观测值类型: L1，L2:L1 和 L2 上的相位观测值; C1：采用L1上 C/A 码所测定的伪距; P1, P2:采用L1、L2 上的 P 码所测定的伪距; D1 , D 2:L1 和 L2 上的多普勒频率; T1, T2:子午卫星的150( T1) 和400 MHz( T2) 信号上的多普勒积分; S1, S2: 接收机所给出的L1、L2 相位观测值的原始信号强度或SNR 值。 在反欺骗( AS) 之下所采集的观测值将被转换为“L2”或“P2”, 并将失锁指示符( 见表9-2) 的第二位置1。 观测值的单位: 载波相位为周, 伪距为 m, 多普勒为 Hz,子午卫星为周, SNR 等则与接收机有关。 【例】

载波 GPS使用两种载波： L1载波：fL1=154×f0=1575.42MHz,波长λ1=19.032cm, L2载波：fL2=120×f0=1227.6MHz,波长λ2=24.42cm。 载波的作用： 1、在无线电通信技术中，为了有效地传播信息，都是将频率较低 的信号加载在频率较高的载波上，此过程称为调制。然后载波 携带着有用信号传送出去，到达用户接收机。 2、载波也可以用作测距信号来使用。 3、选择这两个载频，目的在于测量出或消除掉由于电离层而引起 的延迟误差。 数据码 数据码即为导航电文，D码。 测距码 GPS卫星的测距码属于伪随机噪声码，简称PRN，是一个具有一定周期的取值0和1的离散符号串。它不仅具有高斯噪声所有的良好的自相关特征，而且具有某种确定的编码规则，使我们人工能复制出来。 C/A码 用于粗测距和捕获GPS卫星信号的伪随机码。 选择32个码以PRN1……PRN32命名各种GPS卫星。 C/A码的码元宽度较大。假设两个序列的码元对齐误差为码宽的1/10～1/100，则此进相应的测距误差为29.3～2.93m。 P码 是卫星的精测码，码率为10.23MHz，码长约为6．19x1012比特。 码元宽度为C／A码的1／10，这时若取码元的对齐精度仍为码元宽度的l ／10～l／100，则由此引起的相应距离误差约为2．93-0．29m，仅为C ／A码的1／10。所以P码可用于较精密的导航和定位，故通常也称之为精码。 根据美国国际部规定，P码是专为军用的。目前只有极少数高档次测地型接收机才能接收P码，且价格昂贵。即使如此，美国国防部又宣布实施AS政策，即在P码上增加一个极度保密的W码，形成新的Y码，绝对