两种抗差估计在陀螺信号处理中的比较

捷联寻北仪中影响寻北精度的主要因素是陀螺随机漂移.由于陀螺信号中不可避免地存在异常观测或粗差,陀螺随机漂移中包含异常噪声(异常数据).抗差估计通过连续降权和连续减弱影响的方法抵制异常数据,是一种控制异常数据的有效方法.本文给出了两种抗差估计解及其相应原则,利用一个实际算例比较了两种抗差估计控制异常数据影响的能力.计算结...     

小波变换辅助的陀螺信号抗差估计

在捷联寻北仪中,陀螺漂移是导致寻北精度下降的主要原因.在小波阚值消噪的基础上,提出了利用抗差估计提高光纤陀螺寻北仪的寻北精度,并给出了陀螺信号的抗差解式.首先对陀螺输出信号进行频谱分析,确定多分辨分析的尺度,对不同尺度的高频系数采取相应的处理措施;然后将抗差估计应用于陀螺数据的处理,采用高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合算法.计算结果表明,该方法能够有效地抵制异常扰动的影响,提高寻北精(密)度.     

抗差容积卡尔曼滤波及其在UWB室内定位中的应用北大核心CSCD

针对超宽带(UWB)观测值异常引起的量测误差及系统噪声先验统计信息未知而导致状态估计误差增大的问题,该文提出了一种带噪声时变估计器的抗差容积卡尔曼滤波(CKF)算法。该算法在滤波过程中,利用预报残差因子构建抗差等价协方差矩阵,控制观测异常值对滤波参数解的影响,同时利用sage_husa算法对系统噪声的统计特性进行实时估计和修正,提高滤波精度和稳定性。实验结果表明,所提算法不仅能有效地消除量测误差对滤波解的影响,而且能在系统噪声先验信息未知的情况下更进一步提高UWB室内定位的精度和可靠性。     

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。     

基于中位数法的抗差总体最小二乘估计

针对现有总体最小二乘抗差算法存在的缺陷,应用中位数法确定模型参数的初值,提出了对模型的观测向量与系数矩阵中的观测元素进行分类定权的思想,避免了中误差估计偏差与随机模型误差对等价权函数抗差性的影响。基于中位数法建立总体最小二乘抗差迭代算法,并结合算例对算法进行验证。结果表明,在相同观测样本条件下,本文提出的算法拟合的精度高于传统算法拟合的精度。     

双自适应因子滤波算法

抗差自适应滤波算法先求解状态参数抗差解,然后根据抗差解求出的自适应因子来调节动力学模型误差对状态估计的影响。本文针对模型信息不精确和存在观测粗差的情况,提出双自适应因子滤波的思想,采用两个自适应因子分别调节动力学模型信息不精确和观测模型误差对滤波估计的影响,推导出双自适应因子滤波公式,并参考单因子计算方法给出双因子计算公式,最后通过仿真试验比较了双自适应因子滤波算法和抗差自适应滤波算法。仿真结果表明,针对观测粗差,此算法基本能够达到正常观测所得到的状态估值。对于动力学模型短时间内出现的小范围异常误差,此算法可在一定程度上削弱模型不精确对估值的影响。     

抗差EKF滤波在GNSS/INS组合导航中的应用

GNSS/INS组合导航中,姿态解算和比力转换精度是影响精度的关键因素,且GNSS观测数据存在粗差,易对组合导航系统产生影响,针对以上问题,本文设计了一种顾及姿态解算精度的组合导航抗差算法,利用罗德里格斯公式进行姿态更新和比力转换,通过引入抗差估计理论,利用观测值和预测值的差值构造抗差因子,重新设计观测量噪声矩阵.一组...     

具有稳健初值的选权迭代法曲面拟合模型粗差探测

将抗差估计的思想融入到二次曲面模型粗差探测的算法中,设计出对模型误差特别是粗差具有抵抗能力的粗差探测算法。稳健初值的选权迭代法即为抗差估计的一种,首先是通过线性规划的单纯形解法来计算观测值的残差,然后再根据残差和有关的参数,按所选择的权函数,计算每个观测值的权,经过迭代计算求得观测值的残差。通过实例证明,具有稳健初值的选权迭代法具有较强的稳健性和粗差探测能力。     

开窗分类因子抗差自适应序贯平差用于卫星钟差参数估计与预报

提出一种新的钟差算法--开窗分类因子抗差自适应序贯平差,即首先对一维钟差数据进行开窗处理,在窗口内利用抗差等价权削弱粗差影响,在窗口间构造自适应因子抵制钟跳异常,从而达到消除和削弱观测异常和状态异常的目的.针对不同星钟参数不符值描述不同的扰动特性,提出构造分类自适应因子来抵制钟差时间序列中的扰动异常.计算结果表明,新算...     

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。     

光纤陀螺寻北仪的转位控制方案设计与实现

光纤陀螺寻北仪利用光纤陀螺测量地球自转角速率的水平分量来获得被测点的北向信息，利用加速度计测量固定陀螺的基座的倾斜角度，经过解算得到载体的参考轴与真北方向的夹角。转位控制方案设计是寻北仪系统设计中一个极其重要的环节，转位机构的转位精度必须满足陀螺寻北的精度要求。文中详细介绍了光纤陀螺寻北仪的组成、转位控制方案设计及其实现途径。实验证实采用光电编码器作为直流电机位置控制的反馈元件的转位机构达到了系统寻北的精度要求。     

基于二位置法测量的光纤陀螺寻北仪的误差分析

陀螺寻北仪是一种全天候自动指示方位的高精度自主式定向仪器。文中介绍了光纤陀螺寻北仪的二位置寻北原理，对二位置寻北的主要误差源进行了详细地分析，并推导出了几种典型误差源作用下的寻北误差影响模型，其分析结果可为高精度寻北仪的研制提供理论依据。     

顾及有色噪声的光纤陀螺信号的抗差谱分析

在惯导系统中，对光纤陀螺仪的零位漂移一般采取滤波的方法对其进行补偿或削弱。本文针对信号中含有低频有色噪声，在Kalman滤波和小波变换消噪不理想的情况下，提出一种新的处理零位漂移的方法。首先对信号中的有色噪声进行拟合和预报，然后对信号进行抗差谱分析，以期将有用信号、有色噪声以及周期噪声分离开。利用模拟数据对该方法进行验证，发现该方法能够剔除信号中的周期噪声，并能够削弱有色噪声的影响。     

GPS坐标时间序列噪声估计及相关性分析

比较分析了极大似然估计法、最小二乘方差分量估计法以及最小范数二次无偏估计法对GPS站坐标时间序列噪声的估计效果,确定最小范数二次无偏估计法为最优的噪声方差估计方法。在此基础上对中国及其周边区域20个IGS站坐标时间序列中各方向噪声方差进行一元线性回归分析。结果表明,中国及其周边区域IGS站不同方向的噪声间具有中等强度以上的相关性,其中N方向闪烁噪声与其他方向闪烁噪声的相关性要强于白噪声。水平方向的噪声振幅能够解释垂直方向噪声振幅变化的40%~60%,而N方向噪声振幅能够解释E方向噪声振幅变化的60%~80%,获得的线性回归方程具有使用价值。     

多波束测深数据的异常检测和滤波

根据较大区域的测深数据的分布特性 ,提出了一种基于中值滤波、局部方差检测和小波分析相结合的方法来定位异常数据 ,并滤去随机噪声     

多波束声纳测深瞬间到达角和旅行时的精确确定

详细论述了多波束测深系统的幅度检测方法，指出了传统的BDI和WMT检测方法的缺点，提出了回波最大强度优先法。它首先采用基于中值滤波、局部方差检测和小波分析相结合的方法来定位异常数据，然后将一个发射接收周期的幅度数据看作二维信号，从图像处理角度来分割高峰值区，从而得到高精度、可靠的DOA和TOA，并使用模拟数据进行了分析，证明了算法的优越性。     

粗差检测与抗差估计相结合的方法在动态相对定位中的应用

分析了粗差对GPS动态相对定位的影响,给出了相应的影响函数和抗差估计方法。建议采用粗差探测与抗差估计相结合的方法来处理GPS动态定位中的粗差问题。抗差估计中的等价权分别采用了IGG3方案和双因子等价权函数,对两种方案的效果进行比较和分析,并利用实测数据对所提方法的实际效果进行了检验。结果表明,基于粗差探测和抗差估计相结合的粗差处理方法可有效控制和抵御粗差的影响;分别采用IGG3方案和双因子等价权函数的定位结果差异较小。     

大型贯通测量中加测陀螺定向边的位置选取分析

大型贯通测量中常常使用加测陀螺边来提高贯通测量精度,但目前对于陀螺定向边的位置选取并无明确规范和要求。本文主要探讨了不同位置的陀螺定向边选取对贯通测量精度的影响。实验结果表明,井下选取的陀螺定向边与测定仪器常数的地面已知边之间距离过大对于贯通测量精度影响较大,在井下选取陀螺定向边位置时,应与测定仪器常数的地面已知边距离保持在3 000 m以内为优。     

小波消噪技术在非陀螺寻北系统中的应用

为消除基座扰动对非陀螺寻北系统测量精度的影响,采用小波消噪技术对系统的输出信号进行处理。提出了利用信号在多尺度下小波变换系数中,其有用信号为平稳信号,而干扰噪声的模极大值并不随小波分解尺度增加而减少的特性,来确定基座扰动在时域上的作用点,消除影响后再进行小波变换消噪的方法。通过实验证明,该方法能有效提高系统的寻北精度,并增强系统在大幅度基座扰动下快速寻北的鲁棒性。