二次CUBE滤波算法及在边坡乱石区测深数据处理中的应用

针对传统CUBE（combined uncertainty bathymetry estimation）算法在水下边坡乱石区多波束测深数据滤波中表现出的水深估计不准确、地形特征模糊和粗差剔除能力不足等问题,基于乱石区测深数据特点,提出二次CUBE滤波算法,给出了位置和水深同步估计的思想和方法、顾及地形梯度的平面和水深不确定度传递模型、参考水深的多重估计和优选新算法,以及顾及地形梯度的二次水深估计模型,综合实现了乱石区水深的准确估计和粗差的自动准确检测。试验表明,本文给出的方法实现了粗差的自动准确剔除,提高了传统CUBE算法水深估值的精度,算法效率和抗差性更强,形成的地形特征更加准确。     

基于波束角与姿态耦合效应的河道水深测量改正方法

在河道水深测量作业中,测船姿态的变化将引起水深测量的测深误差和回波水深点的位置误差,在水深变化较大的复杂水域,这种误差将较大地影响测量精度。为提高使用河道水深测量的精度与可靠性,需在采用合适的模型进行测深改正和回波水深点的位置改正。考虑到河道水域水下水深变化的特点和水深测线布置的特性,提出了"相对纵摇"和"相对横摇"的概念,采用简单的计算模型即可以有效地减弱波束角效应与测船姿态耦合效应在河道陡坡水域测量中的影响。实例表明,基于波束角和姿态耦合效应计算出的测量成果比不考虑姿态和波束角改正或仅考虑姿态改正情况下,陡坡位置的综合精度分别提高了30%和20%左右。     

利用BP神经网络剔除多波束测深数据粗差

针对多波束单ping水深数据多呈现较为复杂的曲线形式的现象,提出了基于逆传播（back propagation,BP）神经网络的多波束测深数据粗差剔除方法,即依据BP神经网络具有从输入到输出的映射功能,构建适应多波束单ping水深数据复杂曲线的训练学习算法进行曲线拟合。考虑地形之间的延续性进行相邻ping水深数据间的相关性分析,纵向检查定位并剔除粗差。通过实测多波束测深数据验证该方法的有效性,并与不确定性与测深学联合估值滤波以及交互式滤波方法进行比对分析,结果表明该方法可以有效剔除多波束测深数据中的粗差。     

基于IGGⅢ权函数的平面点云抗差估计

三维激光扫描技术在建筑物表面测量中已经得到越来越多的应用,针对平面点云中的小粗差在抗差估计中难以剔除的问题,将IGGⅢ权函数与加权总体最小二乘法相结合,提出了IGGⅢ权函数抗差估计方法。分别采用验后方差估计法、Huber权函数抗差估计法、IGGⅢ权函数抗差估计法对两组点云进行平面拟合计算。结果表明,通过对IGGⅢ权函数抗差估计模型中K0、K1的设置,可以有效地将点云进行分层定权处理,与验后方差估计法相比,通过多次迭代过程,有效降低淘汰段的小粗差对点云平面拟合的影响。与Huber权函数抗差估计法相比,IGGⅢ权函数抗差估计法对可疑段的过大误差进行降权处理,使其平面拟合精度更高。     

水深测量数据处理中的粗差探测技术

从目前出现在水深数据处理中最有可能存在的 :一条测深线上孤立零点的粗差、一条测深线上具有连续性的粗差以及相邻测线上具有连续性和相关性的粗差等三种情况 ,分别提出剔除这些粗差的方法 ,通过实例分析可以得出本文所提出的粗差剔除方法是有效的 ,在实际测量中具有一定的实用性     

利用RTK技术确定海道测量船质心位置

根据海道测量对姿态传感器安装位置以及观测点姿态改正对质心坐标系的要求,提出了一种利用GPS-RTK测量技术确定测船质心位置的方法,并给出了静态锚泊情况下测船质心位置的确定模型。实验结果表明,该方法能够以较高精度求定测船的质心,适用于海道测量船质心位置的确定。     

基于三角网滤波检验的KD树粗差剔除法

针对机载Li DAR点云数据的粗差剔除和滤波,直接关系到后续数据处理的精度,本文运用KD树组织数据建立三维索引,快速查找并计算目标点与k个最近邻点的平均距离,根据距离阈值判断并剔除粗差点。实验选取3种典型测区的点云数据进行实验,分别采用形态学粗差剔除法和本文粗差剔除法对3组点云数据进行粗差剔除,并采用渐进不规则三角网滤波法对原始点云数据及两种粗差剔除结果进行滤波,对结果进行对比分析。结果验证,本文方法能有效剔除点云粗差,提高后续滤波结果的精度。     

水深测量数据处理中的粗差探测技术

从目前出现在水深数据处理中最有可能存在的：一条测深线上孤立零点的粗差、一条测深线上具有连续性的粗差以及相邻测线上具有连续性和相关性的粗差等三种情况，分别提出剔除这些粗差的方法，通过实例分析可以得出本文所提出的粗差剔除方法是有效的，在实际测量中具有一定的实用性。     

利用EMD方法提高海洋重力Etvs改正精度北大核心CSCD

针对海洋重力测量误差主要来源于重力仪的不稳定性和厄特弗斯(Etvs)效应的问题,该文提出一种与航迹线拟合和卡尔曼滤波等传统方法相比更为灵活的一种误差压制方法,通过经验模态分解(EMD)结合信号的频谱进行分频段滤波。模型实验结果显示,利用EMD去噪后的信号误差平均值为0.54%;经EMD处理后的实际船测重力测线交点差相比原始数据降低了66%~87%,其最小值为0.82mGal,最大值为2.08mGal。该文表明,EMD方法能够明显提高海洋重力的Etvs改正精度。     

利用EMD方法提高海洋重力E?tv?s改正精度

针对海洋重力测量误差主要来源于重力仪的不稳定性和厄特弗斯(E?tv?s)效应的问题,该文提出一种与航迹线拟合和卡尔曼滤波等传统方法相比更为灵活的一种误差压制方法,通过经验模态分解(EMD)结合信号的频谱进行分频段滤波。模型实验结果显示,利用EMD去噪后的信号误差平均值为0.54%;经EMD处理后的实际船测重力测线交点差相比原始数据降低了66%～87%,其最小值为0.82mGal,最大值为2.08 mGal。该文表明,EMD方法能够明显提高海洋重力的E?tv?s改正精度。     

一种基于抗差自校正Kalman滤波的GPS导航算法

为减弱异常观测值对自校正Kalman滤波精度的影响,引入抗差M估计的等价权函数,建立了抗差自校正Kalman滤波算法,并用实例进行了验证。计算表明,该自适应滤波算法在完全未知噪声统计的情况下,不仅能够自适应地求解状态参数,而且还能在一定程度上有效地抵制观测异常对导航解的影响。     

基于双因子抗差卡尔曼滤波在动态导航中的应用

针对动态导航卡尔曼（Kalman）滤波的异常扰动影响问题,根据观测量中的粗差对状态向量滤波值的影响规律,引入了双因子算法,导出基于预报残差的抗差卡尔曼滤波模型,该模型具有良好的抗差性,利用实测数据加模拟粗差进行验证,结果表明：抗差卡尔曼滤波可以很好的控制状态对滤波估值的影响,精度相对于标准卡尔曼滤波有明显的提高。     

实时水深模型的一种构建方法

水深是表达海洋深度变化的基础数据,实时水深是舰船航行和海岸带军事行动的重要影响因子。本文从实用角度出发,采用海图水深作为静态水深,基于余水位订正的预报水位作为动态水位,提出了一种顾及实时水深区域变化特征的实时水深模型。实验表明,该模型实现了实时水深的快速求取,一定程度上可以满足航海和军事应用需求。     

用于GIS道路信息修测的动态GPS自适应滤波试验

利用车载GPS进行GIS道路信息修测与更新已在西安地区进行了试验。试验中使用了三种动态定位算法 ,即GPS接收机的随机软件、Sage滤波算法及新发展起来的抗差自适应滤波算法。试验表明 ,新的自适应抗差滤波不仅计算简单 ,而且能控制GPS伪距观测和载体状态异常扰动的影响。     

A fast algorithm of cartographic sounding selection

An effective strategy and framework that adequately integrate the automated and manual processes for fast cartographic sounding selection is presented. The important submarine topographic features are extracted for important soundings selection, and an improved “ influence circle” algorithm is introduced for sounding selection. For automatic configuration of soundings distribution pattern, a special algorithm considering multi-factors is employed. A semi-automatic method for solving the ambiguous conflicts is described. On the basis of the algorithms and strategies a system named HGIS for fast cartographic sounding selection is developed and applied in Chinese Marine Safety Administration Bureau （CMSAB）. The application experiments show that the system is effective and reliable. At last some conclusions and the future work are given.     

An algorithm for automatic cartographic sounding selection

Soundings on nautical charts provide information about the shape of ocean bottom between chart depth curves. A single chart may have thousands of soundings posted on it. This paper describes a new algorithm for selecting soundings automatically. At first,the problem encountered in automatic cartographic sounding selection is presented. Then the authors give the principle of the new algorithm,and the implementation is illuminated in detail. At last the experiments prove the rationality and efficiency of the new algorithm.     

An algorithm for automatic cartographic sounding selection

Soundings on nautical charts provide information about the shape of ocean bottom between chart depth curves. A single chart may have thousands of soundings posted on it. This paper describes a new algorithm for selecting soundings automatically. At first, the problem encountered in automatic cartographic sounding selection is presented. Then the authors give the principle of the new algorithm, and the implementation is illuminated in detail. At last the experiments prove the rationality and efficiency of the new algorithm.     

海图水深注记的基准更新方法研究

建立统一、规范的深度基准体系是海洋测绘成果应用的基本保证。为了消除目前海图应用中水深注记基准面不一致的影响,本文在以往研究成果的基础上,提出了以平均海面基准为中介的海图新旧深度基准的转换体系,并以某实验海区水深数据为例,构建了基于深度基准面更新模型的海图水深注记的更新方法。经试验验证效果良好。     

精密单点定位不等精度观测值的RKF研究

推导了精密单点定位含有粗差观测数据的M-LS滤波原理,对等价权阵采用三段降权函数实现抗差。从新息和残差的协方差关系出发,利用对粗差敏感的残差标准差作为抗差因子。通过迭代减弱卫星间载波残差及其抗差因子的相关性。针对载波和伪距观测值不等观测精度和不相关性,采用双抗差因子实现静态抗差卡尔曼滤波（robust Kalman filtering,RKF）。采用标准卡尔曼滤波、基于新息RKF、基于残差的增益矩阵双抗差因子RKF、基于残差的等价权阵双抗差因子RKF等4种模型,分别对一组实测数据解算分析。结果表明,基于新息RKF对精度较高的载波粗差不敏感;基于残差的增益矩阵RKF对载波较小的粗差抗差效果较差,且发生粗差历元时刻的状态参数与真值偏差较大;而基于残差构造的等价权阵双抗差因子RKF可以非常精确和高效地实现抗差,单个卫星粗差对测站位置参数影响小于1 mm。     

GNSS/里程计组合定位抗差估计法

利用Kalman滤波进行GNSS/里程计组合定位难以实现两种传感器的最优利用。针对轮轨相对运动时里程计数误差增大的情况,提出了对GNSS位置导出里程、速度导出里程和里程计输出里程使用抗差最小二乘求取最优里程;并使用中位数求取抗差迭代初值。增加GNSS测速里程观测值,提高了观测冗余,有利于计算抗差初值。抗差等价权能够平衡3种观测值的比重,增强鲁棒性。计算结果表明,引入速度信息的抗差解法优于单一传感器定位解;也优于传统滤波解法。