基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法

针对干涉图展开问题,将Levenberg-Marquardt方法修正后的嵌入式容积卡尔曼滤波器应用于缠绕相位图像的展开中,结合基于修正矩阵束模型的局部相位梯度估计算法以及量化跟踪策略,提出一种基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法。该算法不仅可以精确和快速地展开缠绕像元,还可以在展开缠绕像元的同时抑制相位噪声,降低前置预滤波器的难度与复杂度,甚至可以在处理受噪声污染不严重的干涉图时免去前置预滤波处理步骤。试验结果表明本文算法具有较高的效率和良好的稳键性。     

稳健估计的一种改进迭代算法

当观测值不含粗差、观测误差服从零均值分布时,最小二乘算法是最优无偏估计。若观测值包含粗差,由于最小二乘不具备抗差性,往往采用以M估计为代表的稳健估计方法,选权迭代算法是应用最为广泛的稳健估计方法之一。目前,选权迭代算法的每一步都需要对模型的稳健正交矩阵求逆,其运算复杂度是矩阵维数的三次方,在未知参数或粗差个数较多的情况下,计算量大、计算时间长。本文基于矩阵逆的运算法则,对现有选权迭代算法进行了改进,改进的选权迭代算法在迭代计算过程中仅需计算更新权阵后的解的改正项,不需要对正交矩阵求逆,显著提高了算法的效率。     

一种容积信息滤波局部迭代相位解缠方法

本文针对低信噪比干涉图相位解缠难题,提出了一种容积信息滤波局部迭代相位解缠方法.先采用基于修正矩阵束模型的局部相位梯度估计算法获取待解缠像元局部窗口相位梯度信息,通过引入堆排序的质量图指引相位解缠路径,再利用容积信息滤波算法在待解缠像元局部窗口内逐像元递推进行一维状态估计,直至遍历局部窗口内所有相邻像元,即可获得待解缠...     

基于波束控制的卫星导航接收机抗干扰算法研究

卫星导航接收机抗干扰技术是接收机设计的一项关键技术。在研究基于功率反演的空域自适应抗干扰算法基础上,提出了采用基于波束控制的抗干扰算法,并进行了仿真计算,结果表明：该算法明显提高了接收机抗干扰性能。     

提升小波变换的部分残差相位模拟与去除

为了修正轨道残留误差和大气误差的线性趋势项部分,有效改善解缠相位图的质量,该文根据小波变换可以实现分频这一重要特征,将其引入到合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术相位分离中;利用提升机制二维小波变换方法将解缠后的残余相位进行分解,并将低频部分在小波域内进行提取并估计修正,继而将纠正后的低频相位与高频相位进行重组。结果表明:针对解缠相位轨道残留误差和大气残留误差的线性趋势项部分,可以采用提升二维小波变换方法进行模拟和修正,该方法可以去除大量残差点,有效改善解缠相位图的质量。     

载噪比加权的GPS单频单历元定姿算法

针对GPS定姿系统中,传统的利用高度角的加权不能有效反映遮挡情况的问题,从接收机的卫星载噪比出发,对载波相位精度进行分析,提出新的权重矩阵W,对观测模型进行加权。加权后模型根据最小二乘得到整周模糊度和基线矢量的浮点解。加权方法能够降低弱信号卫星的载波相位观测值对姿态测量成功率的影响。通过对比试验验证了加权算法的合理性和有效性。部分试验结果表明,相比于未加权算法,载噪比加权算法可以使单历元定姿成功率提高5个百分点;相比于高度角加权算法,载噪比加权可以使成功率提高1~2个百分点。     

GPS自适应盲波束算法研究

本文分析了适合于快速移动载体应用环境的自适应盲波束形成算法,通过在MATLAB下对两级级联的自适应盲波束形成算法的建模和仿真,结果表明：通过卫星信号增强算法,可以有效改善信噪比和误码率性能,进一步增强GPS接收机的抗干扰能力。     

导航接收机线性阵列天线抗多径方法

本文提出一种导航接收机最小方差抗多径方法,针对均匀线阵空时二维滤波器结构,推导出权值求解公式,能使天线接收方向图在干扰信号的到达方向上形成窄的零陷,同时对地面反射的有用信号多径方向自适应地形成零陷。仿真结果验证了本文空时滤波结构抑制多径信号的有效性。算法可以应用在车载、机载、弹载抗干扰导航接收机设备,适应实际环境中存在复杂干扰以及多径信号等情况。     

一种基于共生矩阵的无控制DEM匹配方法

针对非同源数字高程模型(DEM)数据地表差异性大易引起误差、传统DEM匹配方法迭代运算范围小及需设定迭代初值等问题,该文提出一种改进的DEM匹配算法。首先,该方法以最小高差(LZD)法为基础,通过投影转换匹配两种DEM的坐标系,消除DEM间的旋转角;其次,建立共生矩阵,利用纹理特征差异确定基准DEM最小搜索区域;最后,结合相位相关法,将空域高程信息转换为频域信息,检验并寻找匹配偏移矢量,最终实现DEM高精度匹配。实验表明,该方法能够拉大数据匹配范围且不需要设定迭代初值,有效提高了算法的迭代效率和DEM匹配精度。     

顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法

海水声速的时空变化会使声波沿传播方向发生折射,有效消除声波的折射效应对提高水下声学定位精度至关重要。在声速剖面已知的情况下,声线跟踪是削弱折射效应的有效方法。但现有的声线跟踪方法要求波束入射角为已知,而基于距离交会原理的水下声学定位系统通常未对波束入射角进行直接观测。针对上述问题,提出了顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法,采用搜索法确定波束入射角,通过对声线跟踪与定位解算的迭代计算,实现波束入射角和目标坐标的渐次修正。为进一步提高计算效率,提出了迭代求解超越方程的解算法。试验结果表明,本文方法有效利用声速剖面消除了声线折射效应的影响,且解算法计算效率优于搜索法。     

单频GPS整周模糊度动态快速求解的研究

提出了一种动态快速求解整周模糊度的方法,即先对系数阵进行QR分解,然后通过矩阵变换使模糊度参数和位置参数分离,从而降低矩阵的维数,满足实时动态求解的要求,最后应用LAMBDA方法搜索模糊度。为验证该算法,用单频GPS接收机进行了静态定位和动态定位两种试验。结果表明,静态定位误差小于1cm,动态定位误差小于3cm。由此可见,该方法能够为动态用户快速而精确地实施GPS单频动态定位。     

一种考虑随机模型精化的单频单历元算法

研究了一种适合变形监测的考虑随机模型精化的单频单历元算法。分析了单频单历元相位双差观测方程法矩阵的特性;基于吉洪诺夫正则化方法,将秩亏的法方程由秩亏变为满秩,得到模糊度的浮动解及其相应的均方误差矩阵,结合LAMBDA方法可准确地固定模糊度,得到基线向量的单历元解;给出了实时权的计算公式,用实时权代替固定权,提高了解算模糊度的成功率。通过一个3km长的基线算例说明算法的效果。     

GPS多差相位观测量数学相关性的分析表示

给出了GPS载波相位测量中Ⅰ个测站同步观测S颗相同卫星0个观测历元所在弧段内单差、双差、三差乃至更高次差分相位观测量之间数学相关性的分析表示.它克服了多条基线同时求解时无法精确顾及多差相位观测量之间相关性的缺陷,使得单、多基线矢量解算无需用大型矩阵求逆就能得到相关权阵,只需列出误差方程,组成法矩阵后求解有限个待估参数,从而极大地提高了求解速度,具有重要的实用价值.     

A closed-form formula for GPS GDOP computation

Geometric dilution of precision (GDOP) is often used for selecting good satellites to meet the desired positioning precision. An efficient closed-form formula for GDOP has been developed when exactly four satellites are used. It has been proved that increasing the number of satellites for positioning will always reduce the GDOP. Since most GPS receivers today can receive signals from more than four satellites, it is desirable to compute GDOP efficiently for the general case. Previous studies have partially solved this problem with artificial neural network (ANN). Though ANN is a powerful function approximation technique, it needs costly training and the trained model may not be applicable to data deviating too much from the training data. Using Newton’s identities from the theory of symmetric polynomials, this paper presents a simple closed-form formula for computing GDOP with the inputs used in previous studies. These inputs include traces of the measurement matrix and its second and third powers, and the determinant of the matrix.     

DEM地表坡向变率的向量几何计算法

作为计算坡向变率的数据基础,坡向矩阵具有方向性,以标量的方式计算带有方向属性的数据,将带来计算方式的误区及计算结果的偏差。本文以数学高斯曲面和不同黄土地貌样区5 m分辨率DEM数据为基础,针对坡向数据具有方向性的特点,设计基于数学向量的坡向变率计算方法。首先针对坡向数据进行极坐标转换,形成坡向矩阵的向量几何表达;然后以该坡向向量数据为基础来计算坡向变率;最后将本文方法的计算结果与传统标量方法的计算结果展开对比分析。试验结果显示,本文方法的坡向变率计算有效地避免了正北方向产生的极大偏差以及坡向差超过180°时的不准确现象,同时其他大部分区域也得出更为合理准确的坡向变率计算结果。在不同分辨率DEM下,本文方法能得到较为稳定的结果。本文所提出的基于向量几何的坡向变率计算方法可为精准数字地形分析提供参考,也是借鉴数学向量几何的方法解决数字地形分析问题的重要实践。     

星载InSAR立体基线定标方法

在专用的星载InSAR系统中,基线矢量精度是影响地面高程精度的主要因素之一,对其进行定标能有效提高目定标位的精度。目前,基线定标方法多采用简化的二维平面模型,该模型忽略了顺轨基线分量,导致其定标精度不高。针对此模型存在的不足,提出了一种符合星载InSAR工作特点的立体基线模型,通过建立局部移动坐标系,简化定标参数,优化处理过程。仿真数据处理结果表明,该方法能完成高精度InSAR基线矢量定标,可为星载InSAR系统定标提供支撑。     

顾及设计矩阵误差的AR模型新解法

在自回归模型求解中,设计矩阵和观测值均存在误差,传统的最小二乘法不能很好地解决这一问题。本文提出了一种顾及设计矩阵误差的AR模型新解法,通过引入虚拟观测值,使观测向量与设计矩阵不仅同源而且带误差的元素个数相同,然后通过对观测方程进行等价变换巧妙实现了在最小二乘框架下求解自回归问题。利用模拟数据及实测数据分别对新算法进行了内符合精度检验,并利用实测数据对新算法进行外符合精度检验,结果表明新算法得到的结果显著优于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)解法及传统最小二乘解法,验证了算法的精度和有效性。     

The “Cross Doppler count” method for comparison of Doppler receiver performances

A fast and simple method is proposed for Doppler receiver pair quality evaluation. By evaluating collocated raw Doppler data the noise characteristics of the receivers can be directly obtained. Test evaluations of JMR receivers are presented.     

基于EIV模型的稳健估计

EIV（error-in-variables）模型同时考虑观测向量和系数矩阵的误差,自提出以来便得到广泛应用。目前针对EIV模型的整体最小二乘解法（TLS）假设观测值仅含有偶然误差,当观测值存在粗差时其解并不是最优的。文中通过选定合适的权函数,结合加权整体最小二乘迭代算法,导出基于EIV模型的稳健整体最小二乘迭代解法（RTLS）。线性拟合实验表明,文中方法能对粗差进行定位,且估计量受粗差影响较小,具有稳健性。     

单频GPS快速定位中病态问题的解法研究

研究只利用少数历元GPS载波相位观测值进行快速定位时的新解法.在分析病态法矩阵结构特性的基础上,基于TIKHONOV正则化原理,提出一种选择正则化矩阵R的新方法,减弱法方程的病态性.与其他方法相比,新方法得到与模糊度准确值更接近的浮动解及其相应的均方误差矩阵.结合LAMBDA方法,用均方误差矩阵代替协方差阵确定模糊度的搜索范围,可准确快速地确定模糊度,最后得到基线向量的解.结合算例,将新解法与最小二乘估计、岭估计和截断奇异值法分别结合LAMBDA方法解算模糊度的结果进行比较分析,展示新解法的效果.