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。     

一种高精度GPS基线网抗差估计方法

介绍了高精度GPS网抗差估计的研究现状和一些相关抗差估计模型的优缺点,将标准化残差与中位数相结合,根据实际情况对IGG3的等价权函数进行改进,构造了一种综合抗差模型应用于高精度GPS基线网的抗差估计。给出了GPS网平差验后单位权方差检验的方法,基于C#语言编写了高精度GPS网抗差估计的程序,通过算例,说明了该抗差模型可以有效的减弱或消除观测粗差的影响,提高了数据处理质量。     

相关GPS基线向量网的抗差估计

首先介绍了相关观测抗差估计的IGGⅢ方案，针对GPS基线向量网的特点，对原IGGⅢ方案作了部分改进，最后通过一个算例表明，改进后的相关观测抗差估计权函数能有效地抵抗GPS基线向量观测异常的影响，且能节省计算时间。验证了相关信息对高精度GPS网络数据结果的影响。     

基于抗差估计的实时单站GPS同震速度获取方法

基于实时单站GPS载波相位历元差分测速模型,引入抗差最小二乘估计,并根据IGGⅢ方案选择合适的等价权因子来削弱小周跳和粗差对结果的影响,并采用一组静态数据和2011年日本"3.11"地震期间MIZU站的高频数据对算法进行测试。结果表明,在含有小周跳和粗差的情况下,抗差最小二乘估计能够明显改善解算速度,可以实时获取测站毫米级的同震速度。     

抗差方差分量估计在GPS/GLONASS组合导航中的应用

运用GPS/GLONASS组合导航时,由于卫星系统的测距精度不同,需要在组合解算中采用方差分量估计进行合理定权和平差计算。但是,当GPS和GLONASS观测值中含有粗差时,若采用最小二乘方差分量估计则无法抵抗粗差的影响,从而降低平差结果的精度和可靠性。为了提高GPS/GLONASS组合解算的抗差性,本文引入了基于IGGⅢ等价权函数的抗差估计方法,经过对GPS/GLONASS实测数据的计算和分析,证明这是一种可行的和有效的方法。     

基于IGGⅢ权函数的GNSS/INS组合导航RAIM模型

将IGGⅢ权函数引入GNSS/INS组合导航中,提出基于IGGⅢ权函数的GNSS/INS组合导航RAIM模型,根据Kalman残差平方和服从x2分布,论证运用IGGⅢ权函数探测粗差星的可行性.开发模拟平台生成GPS、Galileo、GLONASS和BeiDou卫星星座,卫星观测值加入单粗差和多粗差,测试RAIM模型的粗差探测能力.算例表明,RAIM模型能够准确定位粗差星,剔除粗差星后,可提高GNSS/INS组合导航精度.     

以学生化残差构造等价权函数的抗差估计探讨

首先分析了现有几种等价权函数的优缺点,然后以适合于测量领域计算的IGGⅢ方案为基础,利用服从于t分布的学生化残差构造等价权函数来进行抗差估计。通过模拟数据计算分析表明,以学生化残差构造的等价权函数根据观测自由度和显著性水平确定临界值,对观测空间和设计空间均具有一定的抗差性。     

一种改进的抗差Kalman滤波方法在精密单点定位中的应用

分析了未能探测到的小周跳或粗差对GPS精密单点定位的影响,提出了一种改进的抗差Kalman滤波方法。该方法通过相位观测值验后残差分析,对传统抗差方案中等价权为0的情况进行周跳处理,能同时兼顾相位观测值中的粗差和小周跳问题。利用实测数据和模拟数据进行实验,结果表明,该方法不但可以显著改善未能探测的周跳对于定位结果的影响,同时避免了传统抗差方案中出现的后续历元相位残差持续增大的情况。     

GPS非差数据处理中的粗差处理方法及其应用

探讨了数据探测和稳健估计两大类粗差处理方法,处理了实际GPS观测数据,实现了在非差单点定位数据处理中对单个粗差的有效探测和处理。     

北斗/GPS抗差移动窗口定权位移探测

蠕变状态下Kalman定位精度通常与观测值方差有极大关系,BDS(BeiDou Navigation Satellite System)/GPS组合观测值方差易受观测值权比精确度的影响。为了提高位移探测精度、缩短初始坐标收敛时间及降低监测成本,本文采用时钟同步双天线BDS/GPS接收机,在构建单频单差组合定位模型基础上,分别对GPS和BDS观测值等价权进行抗差处理,利用引入时间相关遗忘因子的Helmert方差估计,精确确定GPS与BDS观测值权比,最后通过实时更新观测值方差,实现扩展Kalman滤波的逐历元定位。试验结果表明,针对短基线(1km),BDS/GPS抗差精密定权Kalman方法可显著缩短初始坐标收敛时间,位移探测精度可达到亚毫米级,位移收敛速率与移动窗口参数基本成反比关系,适用于具有蠕变特征形变体的监测。     

抗差卡尔曼滤波在GPS动态定位中的应用

基于Kalman滤波的GPS动态定位中，动态观测量及其相应的动态模型可能存在异常，若数据处理不考虑对这些异常的特别处理，则模糊度的估值及其所提供的动态信息将极不可靠，按抗差估计原理，文中构造了状态向量和观测值对模糊度的影响函数，并由此建立了动态GPS定位的抗差Kalman滤波解法，实际计算验证了该方法的实用性和可靠性。     

Huber’s M-estimation in relative GPS positioning: computational aspects

When GPS signal measurements have outliers, using least squares (LS) estimation is likely to give poor position estimates. One of the typical approaches to handle this problem is to use robust estimation techniques. We study the computational issues of Huber’s M-estimation applied to relative GPS positioning. First for code-based relative positioning, we use simulation results to show that Newton’s method usually converges faster than the iteratively reweighted least squares (IRLS) method, which is often used in geodesy for computing robust estimates of parameters. Then for code- and carrier-phase-based relative positioning, we present a recursive modified Newton method to compute Huber’s M-estimates of the positions. The structures of the model are exploited to make the method efficient, and orthogonal transformations are used to ensure numerical reliability of the method. Economical use of computer memory is also taken into account in designing the method. Simulation results show that the method is effective.     

改进M估计的抗多个粗差定位解算方法

随着导航卫星数量的增多,观测数据中出现多个粗差的概率显著增大,基于单个粗差假设的RAIM算法不能保证多个粗差的有效抑制。抗差估计在定位可靠性要求高的场合受到了广泛关注。针对传统M-估计受初值误差影响的问题,提出了一种基于改进M-估计的抗差定位解算方法。该算法采用S-估计方法计算初值,根据可用卫星数实时调整S-估计中的参数使得初值能够最大限度抑制粗差。GPS观测数据处理结果表明改进的M-估计能够有效抑制多个粗差。     

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。     

Integrated Navigation Based on Robust Estimation Outputs of Multi-sensor Measurements and Adaptive Weights of Dynamic Model Information

IntroductionMulti-sensor combinationis a main tendencyinnavigation and positioning. The measurementsof the multi-sensors usually have different typesof systematic errors . The integrated navigationsystem can provide redundant information toweaken the influences of the systematic errorsand to detect the measurement outliers and thedisturbances of the kinematic model . As a re-sult ,the whole accuracy and reliability of navi-gation and positioning will be i mproved.In the application of multi-s…     

GPS导航中的抗差自适应Kalman滤波算法

GPS导航与定位的质量取决于对动态载体函数模型和随机模型的认知。本文首先基于机动载体的当前统计模型 ,设计了离散系统的Kalman滤波器 ,进而基于方差分量估计给出了一种适合GPS动态定位的抗差自适应卡尔曼滤波算法。该算法模型简单 ,实时性好。实测数据计算结果表明 ,滤波导航解能有效地控制观测异常和动态扰动异常对导航解的影响 ,使导航解更能反映导航目标的真实情况     

基于方差分量估计的不同截止高度角下的组合单点定位

BDS/GPS/GLONASS组合系统定位时,由于系统间卫星测距精度的差异性,需要合理确定卫星间权比,Helmert方差分量估计常被用于确定不同类观测值间权比;而当观测值含有粗差时,Helmert方差分量估计定位结果容易被粗差污染或收敛失真,出现大的偏差。文中基于Helmert方差分量估计,引入等价权因子IGGIII函数,建立抗差Helmert方差分量估计权函数模型,对比分析其在低截止高度角10°、15°和20°下,在BDS/GPS/GLONASS组合系统定位中的应用及定位精度,并讨论分析在高截止高度角30°和40°下,组合系统和单系统BDS的定位精度。实验结果表明:当观测值无明显粗差时,Helmert方差分量估计和抗差分量估计的定位精度相当,略低于高度角权函数的定位结果,点位精度RMS优于2.5m;含粗差时,抗差解定位精度最高;当截止高度角为30°时,BDS单系统定位精度RMS优于5m,而组合系统RMS接近3m;为40°时,组合系统平面精度RMS优于2m,三维精度RMS优于6m,而单系统不能定位。     

基于多普勒测速的GPS单历元动态定位算法

在传统的GPS单历元动态定位参数估计中,由于先验约束信息较少,模糊度求解和定位性能往往较低。据此,研究了多普勒测速在GPS单历元动态定位中的应用,提出了一种附有GPS多普勒测速信息约束的坐标更新方法,即利用移动载体先验坐标和多普勒测速信息预测当前历元坐标。考虑到该方法进行坐标更新的精度较高和传统单点定位坐标更新的稳健性较强等特点,在此基础上给出了相应的单历元整周模糊度参数求解策略,进一步提高了该方法的定位性能。试验结果表明,所提出的算法相对于传统的无速度信息坐标约束的GPS单历元动态定位算法,其模糊度浮点解精度、模糊度固定率和平均定位精度均有了进一步提高,尤其是在观测卫星数较少、卫星几何结构较差的情况下更为明显。     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given. This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that the kinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given.This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that thekinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.