两种渐消滤波与自适应抗差滤波的综合比较分析

给出了两种渐消滤波解及其相应的原则，介绍了自适应抗差滤波原理和相应的解，分别从原理和解的表达式上分析了两种渐消滤波和自适应抗差滤波解算的基本性能。利用一个实际算例比较了渐消滤波与自适应抗差滤波解在控制状态异常影响方面的能力。     

北斗全球导航卫星的运动学解算方法研究

在GNSS中,获取各个可见卫星的位置和速度是卫星导航接收机实现定位、测速和定时的必要条件。介绍北斗全球导航卫星的星历数据参数,依据卫星星历参数,给出了卫星空间位置、运行速度和加速度的数学表达式;研究基于轨道插值的卫星状态估计方法,利用分段三次埃尔米特插值计算卫星位置与速度;采用Matlab软件编制星历参数法与插值法的解算软件,并通过实验仿真验证了两种方法的可行性。结果表明,插值法得到的卫星位置误差可满足导航定位需求,在处理数据量大的情况下,插值法提高了计算效率。     

顾及空间和时间关联信息的动态变形模型及其预报方法

本文的研究主题是顾及空间和时间关联信息的动态变形模型及其预报方法。论文在分析比较国内外变形分析与变形预报理论和方法的基础上,首先讨论了大信息量下变形观测时间序列的分析途径,提出了一种简洁快速、适宜于实际工程问题动态变形分析与趋势预报的DDS方法。该方法以较少的模型参数和简洁的模型形式表达了系统离乱序列的潜在变化规律,并判断系统的稳定性。针对贫信息条件下的系统建模问题,论文指出了GM（1,1）模型的适用范围,提出了采用灰色组合动态模型代替常规GM（1,1）建模,并以构造模型群、进行模型比选和给出预测区间的模式进行预测模型的有效性检验。提出了一种多因子关联分析新方法,建立了描述变形因果关系的系统状态模型,是变形成因分析的新的研究途径。针对单点变形分析的不足,首次提出了用灰关联聚类分析方法来描述空间点之间的关系,推出了多点的时空非线性动态模型,使局部单点的变形分析转向空间氛友的整体分析。利用长江三峡链子崖危岩体的实际变形观测资料,进行免走的友关联聚类分析,根据数学定量分析与地质定性分析的综合评判结果,建立了多点的变形动态模型,并进行了整体变形分析及预测预报的有效性验证。     

3维GIS中位置关系的定性描述与推理

3维空间中位置关系的定性描述和推理是当前城市和矿山GIS界的重要理论课题之一,主要涉及如何用定性距离和方向关系来综合描述目标对象及相对于其参照物的空间位置关系的方法。本文基于投影系统划分空间方向区域,利用解析几何工具表达距离关系和方向关系,建立组合距离和方向关系来描述位置关系的概念框架,导出位置关系组合推理的一般表达式,并通过例子说明一些典型的位置关系定性推理过程和结果。     

一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法

结合四元数在摄影测量中的良好应用,提出一种基于四元数的空间后方交会全局收敛算法。该算法利用四元数描述影像姿态,采用绝对定向和正交投影两种变换来代替中心投影的共线条件方程,再利用非线性方程直接迭代的方法进行求解,从而无需进行线性化,最后从理论上对算法的全局收敛性进行了证明。试验结果表明该算法正确可靠,对外方位元素初值没有要求,真正做到无初值依赖空间后方交会,具有很好的稳定性和适应性。     

基于GIS的信息量法在天山公路地质稳定性评价系统中的应用

在公路选线设计中,地质稳定性是决定公路路线走向的一个非常重要的因素,选线时应充分考虑地质的复杂性和多样性,尽量避开不良地质地段,减少路线穿越不良地质地段的里程。本文利用GIS强大的数据管理和空间分析功能,针对天山公路实际,引入信息量模型,开发了地质稳定性评价系统,从定量的角度为天山公路设计提供了有效的决策支持。     

图像的空间频谱识别与分类

本文介绍一种光学－计算机混合处理系统对图像进行空间频谱分析的原理和方法。该系统的光学部分是一个夫琅和费衍射装置，它把光学图像转换成二维的傅立叶频谱，即空间频谱。计算机则负责频谱数据的采集与分析。鉴于遥感地质日视解译中区分岩类的主要识别指标是遥感图像的影纹特征，文中以岩石的遥感图像的空间频谱采样与特征提取，对空间频谱进行识别和分类为例，阐明利用衍射图样对图像进行识别的方法。     

基于地面激光扫描仪的地铁盾构区3维重建技术

采用地面激光扫描仪技术,分站式获取地铁盾构区间的3维点云数据,实现了盾构区间的3维模型重建。首先在盾构区间布设精密控制网,使用高精度全站仪和水准仪测量控制点的3维坐标;然后对盾构区间采用分段、自由设站的方式进行扫描,同时使用设站在精密控制点上的全站仪无棱镜模式测量标靶中心坐标。最后对每一扫描站的3维点云进行纠正,通过标靶的绝对空间坐标,实现多视点拼接,重建具有规则几何结构的盾构区间实体模型。结果表明,3维激光点云能够重建精细的地铁盾构区间模型,可用于地铁的设计方案展示、变形监测、轨道几何状态检测、调线调坡测量等。     

GPS硬件延迟计算精度及其稳定性分析

硬件延迟是利用GPS进行TEC测量时最大的误差源,其影响可达30多TECU。为获得更准确的绝对TEC数值,必须利用一定的电离层模型计算得出GPS系统硬件延迟。本文为估算利用一个时段内的观测数据计算得出的硬件延迟对后续时段TEC测量的影响,利用IGS网络中60多个数据质量良好的GPS跟踪站数据,对硬件延迟的精度和稳定性进行了研究。结果表明:GPS系统硬件延迟在短期内具有较好的精度和稳定性,但是当发生电离层扰动现象时GPS系统硬件延迟的精度和稳定性会遭到破坏。同时根据GPS系统硬件延迟稳定性的研究成果,本文还提出了一种对太阳耀斑进行预报的观点。     

利用3D_DP和Quad_TIN的地形实时动态显示算法研究

将地貌综合的三维Douglas-Peucker方法引入到地形LOD中,通过构建Quad_TIN模型,提出了一种地形实时动态显示的新算法。该算法首先从全局重要性角度将不规则采样点分级;再利用孤立分割的方式建立四叉树空间索引,结合了规则格网的四叉树结构和不规则采样点的TIN结构在虚拟表达中的优势,并消除了节点间的依赖关系;然后,根据视距和模拟误差确定四叉树的绘制层次和插入采样点的顺序及数量;最后,通过添加拆分点消除节点间裂隙。实验表明,该算法在保证地形表达速度的同时提高了模拟精度,对其他模型的LOD表达也是一种借鉴。     

Real-time seismic signal enhancement utilizing a hybrid Rao-Blackwellized particle filter and hidden Markov model filter

This letter outlines a novel and robust algorithm for identifying seismic events within low signal-to-noise ratio (SNR) passive seismic data in real time. Since the event detection problem is a continuous, real-time process which has nonlinear mathematical representations, a Rao-Blackwellized particle filter (RBPF) is utilized. In this algorithm, a jump Markov linear Gaussian system (JMLGS) is defined where changes (i.e., jumps) in the state-space system and measurement equations are due to the occurrences and losses of events within the measurement noise. The RBPF obtains optimal estimates of the possible seismic events by individually weighting and subsequently summing a bank of Kalman filters (KFs). These KFs are specified and updated by samples drawn from a Markov chain distribution which defines the probability of the individual dynamical systems which compose the JMLGS. In addition, a hidden Markov model filter is utilized within the RBPF filter formulation so that real-time estimates of the phase of the seismic event can be obtained. The filter is demonstrated to provide up to an 80-fold improvement in the SNR when processing simulated seismic data with Gauss-Markov measurement noise.     

接收机钟跳对单站GPS测速的影响及改正方法

分析了各类钟跳与时标、载波相位观测值之间的关系,给出了顾及各类钟跳的导出多普勒值构造方法。试验结果表明,30 s采样率的静态数据,钟跳对速度的影响可达cm/s级,而1 s采样率的静态数据,钟跳影响可达dm/s级;对于5 s采样率的动态车载数据,顾及钟跳影响的点位速度内符合精度为0.5 cm/s,而不顾及钟跳的情况下,精度达到了25 cm/s。     

基于GPS/BDS双模接收机的恒温晶振驯服方法

本文研究了一种提高恒温晶振长期稳定性的方法,以GPS/BDS接收机输出的秒脉冲信号为参考信号,校正补偿恒温晶振的频率偏移,在不破坏晶振短期稳定性的前提下,获得更好的长期稳定性. 采用中位值平均滤波和卡尔曼滤波消除相位差的跳变和随机抖动,使用带死区的增量式PID算法控制晶振频率,使其和GPS/BDS接收机输出的秒脉冲信号同步. 测试结果表明:驯服后的晶振和铯钟的钟差峰-峰值不超过47 ns,100 s采样Allan方差为6.22×10?11,10 000 s采样的Allan方差约为1.02×10?12. 证明该驯服方法可以使晶振的长期稳定性得到有效提升,是一种可靠有效的驯服方法.      

水下地形匹配定位置信区间估计

地形匹配定位（terrain aided position,TAP）的似然函数反映了AUV（autonomous underwater vehicle）的位置在空间中的分布概率,由于地形的强非线性、随机性以及测量误差的非高斯分布使得似然函数也表现出非高斯分布的特点。TAP的误差与局部地形特征和地形测量误差密切相关,由于现有的方法未考虑局部地形特征,仅考虑了测量误差的统计置信区间,使得TAP置信区间的估计结果明显偏小。为解决TAP置信区间的估计问题,建立了TAP定位点的跳变模型。设TAP定位点Xp可以向搜索区间内任一点跳变,且向某一点的跳变概率与该点的似然函数值正相关,Xp向某一点跳变的置信度小于α时,认为xα不会向该点跳变,该点设为置信区间的边界点。另外,设地形匹配定位点的置信区间内匹配残差平方和函数为二次曲面,而Xp视为该曲面的待估计参数,则可以通过曲面参数的置信区间估计方法获得1-α置信度下的置信区间。新方法得到的置信区间范围大于现有的估计方法,试验结果表明,测量波束较少时,置信区间估计会出现异常,增加测量波束可以提高潮差和测量误差的估计精度,从而提高置信区间的估计精度,但测量误差非高斯分布条件下的补偿方法仍然需要进一步研究。     

高精度测量系统的时间基准确定和相位校准方法研究

针对高精度测量系统的时间基准确定和相位校准需求,提出了一种时间基准的高精度相位确定和校准方法,以解决系统中校准精度较低的问题. 该方法利用现场可编程门阵列（FPGA）延迟线对时间基准进行延时控制并且结合相位跳变检测技术.首先准确判断时间基准在被系统时钟采样时发生相位跳变的区间,其次准确测量出稳定时间基准所需要的延时值,最后对时间基准进行内部延迟,并对延迟后的时间基准进行系统同步. 所提方法具有校准精度高、设计简洁的特点. 搭建了一套仿真验证平台并结合计算机对所提方法进行了功能性验证.所提方法已应用在高精度测量系统中.      

一种测绘地理信息质检抽样方案评价方法

抽样检验是测绘成果质量检验的基本方法,抽样方案与被检成果质量水平的匹配程度直接决定抽样检验的效果。针对抽样方案的适用性和有效性评价问题,提出了计数型抽样方案的质量不确定性区间（quality uncertainty interval,QUI）的概念,并以给定概率水平条件下的QUI的长度评价抽样方案的适用性和有效性,以比较客观地反映抽样方案的两类风险程度。对4个典型测绘成果质量检验的抽样方案和6个仿真抽样方案进行数值计算和分析,验证了该方法的正确性和合理性。结果显示,该方法不仅适用于测绘地理数据的统计分析和成果质量检验,还可用于各种计数型抽样方案设计和两类风险控制。     

历史数据和强化学习相结合的低频轨迹数据匹配算法

针对低频(采样间隔大于1min)轨迹数据匹配算法精度不高的问题,提出了一种基于强化学习和历史轨迹的匹配算法HMDP-Q,首先通过增量匹配算法提取历史路径作为历史参考经验库;根据历史参考经验库、最短路径和可达性筛选候选路径集;再将地图匹配过程建模成马尔科夫决策过程,利用轨迹点偏离道路距离和历史轨迹构建回报函数;然后借助强化学习算法求解马尔科夫决策过程的最大回报值,即轨迹与道路的最优匹配结果;最后应用某市浮动车轨迹数据进行试验。结果表明:本文算法能有效提高轨迹数据与道路匹配精度;本算法在1min低频采样间隔下轨迹匹配准确率达到了89.2%;采样频率为16min时,该算法匹配精度也能达到61.4%;与IVVM算法相比,HMDP-Q算法匹配精度和求解效率均优于IVVM算法,16min采样频率时本文算法轨迹匹配精度提高了26%。     

灰色-马尔科夫模型在大坝内部变形预测中的应用

传统的灰色-马尔科夫模型一般都是等时距的。针对样本不能满足等时距的需要,通过一定方法将样本等时距化,用多变量灰色模型MGM(1,n)与马尔科夫转移矩阵相结合对等时距样本进行建模,建立非等时距的灰色-马尔科夫模型。文中结合某大坝内部水平位移实测数据,用此模型进行建模。结果表明,灰色-马尔科夫模型不仅比灰色模型的拟合精度高,而且提高了预测精度。     

Average variograms to guide soil sampling

To manage land in a site-specific way for agriculture requires detailed maps of the variation in the soil properties of interest. To predict accurately for mapping, the interval at which the soil is sampled should relate to the scale of spatial variation. A variogram can be used to guide sampling in two ways. A sampling interval of less than half the range of spatial dependence can be used, or the variogram can be used with the kriging equations to determine an optimal sampling interval to achieve a given tolerable error. A variogram might not be available for the site, but if the variograms of several soil properties were available on a similar parent material and or particular topographic positions an average variogram could be calculated from these. Averages of the variogram ranges and standardized average variograms from four different parent materials in southern England were used to suggest suitable sampling intervals for future surveys in similar pedological settings based on half the variogram range. The standardized average variograms were also used to determine optimal sampling intervals using the kriging equations. Similar sampling intervals were suggested by each method and the maps of predictions based on data at different grid spacings were evaluated for the different parent materials. Variograms of loss on ignition (LOI) taken from the literature for other sites in southern England with similar parent materials had ranges close to the average for a given parent material showing the possible wider application of such averages to guide sampling.     

定向移动基于马尔科夫链的时空不确定性

概率时间地理是经典时间地理基于概率的一种扩展,它采用概率描述移动对象在可达位置的非等可能性。已有的概率时间地理是基于正态分布或布朗桥的,其方差与移动速度无关或随移动速度的增大而发散,因而难以兼顾应用针对性和稳定性。本文提出了一种基于马尔科夫链的概率时间地理方法。首先,构建中间关于两边的双向条件马尔科夫链,它在移动速度足够大时的极限可视为布朗桥,因而具有稳定性数字特征。然后,建立定向移动到马尔科夫链的映射关系,主要是根据定向移动的时空位置、移动速度等信息建立马尔科夫链的步长、状态空间和转移矩阵,这样马尔科夫链与移动速度有关。最后,利用双向马尔科夫链连续计算定向移动在任意时刻的概率分布云,其方差的针对性和稳定性在实例中进行了验证。