一种改进的UKF滤波算法在BDS/SINS组合导航系统中的应用研究

将自适应估计原理引入UKF(unscented Kalman filter)算法中,该改进算法可以自适应地调节系统模型信息在导航解中的比重,从而减少滤波器初值偏差和系统模型异常扰动对导航解的影响.将改进的UKF算法应用于BDS/SINS(北斗/捷联惯导)组合导航系统中,仿真结果验证了其有效性,且该算法可提高组合导航系统...     

含有色噪声的联邦滤波算法

基于联邦滤波算法,通过对状态方程有色噪声的拟合和预报,给出了含有有色噪声的联邦滤波融合算法,并利用模拟数据进行了试算与比较。结果表明,基于含有有色噪声的联邦滤波算法在一定程度上能够提高导航解的精度和可靠性。     

GNSS/SINS组合导航的改进Sage-Husa自适应滤波算法

针对组合导航系统中标准Sage-Husa自适应滤波算法存在滤波发散的问题,提出一种改进的Sage-Husa自适应滤波算法。首先,对组合导航系统的线性卡尔曼滤波算法采用补偿反馈校正算法获得最优估计,并对滤波器新息向量进行简化;然后,提出一种改进的Sage-Husa自适应滤波算法,该算法具有实现简单并且可以避免状态估计发散的特点;最后,进行基于该算法的GNSS/SINS组合导航实验。结果表明,该算法可以对量测噪声突变方差和缓变方差进行准确跟踪,并且量测噪声方差估计精度与变分贝叶斯滤波方法相当;当量测噪声方差变化时,相对于标准KF算法,该算法可分别提高约20%和21%的位置精度和速度精度,能有效降低未知量测噪声统计特性对组合导航系统滤波精度的影响。     

一种适用于精密单点定位的抗差自适应滤波

分析了卫星星座PDOP值与卫星数的关系以及伪距和载波相位观测值残差量级的大小,结合精密单点定位各参数的特性,提出一种适用于精密单点定位的分类因子抗差自适应滤波法。该方法在等价权函数的选取上兼顾PDOP值的检验,并对不同观测量分别进行抗差等价权替换。根据不同参数的特性,建立分类自适应因子,利用预测残差求取各类参数的自适应因子。实验表明,该方法不仅能检测和控制异常观测量对定位解算的影响,而且能提高PPP定位的精度及可靠性。     

一种SINS/CNS/GNSS组合导航滤波算法

捷联惯性导航系统/天文导航系统/全球导航卫星系统(SINS/CNS/GNSS)构成的组合导航系统可有效提高飞行器的定位精度,而导弹等飞行器常用发射时刻的发射点惯性坐标系作为测量载体飞行的基准.为此,首先在发射惯性坐标系下推导并建立一种简洁的SINS/CNS/GNSS组合导航数学模型,该模型将SINS积分预报姿态四元数误...     

一种去除图像中脉冲噪声的自适应滤波算法

针对灰度图像中的脉冲噪声滤波的问题,提出一种具有细节保护的自适应滤波算法.算法分为两步:第一步是对图像中的噪声进行识别,第二步利用噪声点周围的相关信息,对噪声点进行修复.经实验表明算法与其他算法相比,在图像的细节保护,自适应性以及噪声的消除方面具有一定的优势.     

滑坡监测的自适应约束抗差滤波算法研究

在滑坡的动态监测中通常存在先验几何信息和物理信息,现有的滤波算法并不能够充分利用这些信息,为控制几何观测异常对形变参数估计的影响,提出一种利用滑坡力学状态信息的约束滤波模型.同时,利用约束方程获得有益信息,精确地确定测量的等价权,给出相应的自适应约束抗差滤波算法,并通过实例说明了带有约束的滤波算法更能提高状态参数估计的...     

一种适用于PPP动力学模型异常的自适应Kalman滤波

为了削弱PPP参数估计中动力学模型异常对Kalman滤波解的影响,针对PPP状态向量中各类参数不符值对动力学模型异常描述特性的不同,以位置相关为条件对参数进行分类,构建分类因子自适应Kalman滤波用于PPP参数估计。选取6个IGS站点3 d的数据,使用标准Kalman滤波与构建的自适应Kalman滤波进行PPP解算分析。结果表明,相较于标准Kalman滤波,自适应Kalman滤波能通过自适应因子调节状态预测协方差,加速PPP收敛。静态模式下,平均收敛时间从28.2 min缩减到19.4 min,N、E、U方向的平均精度为1.50 cm、3.34 cm、5.55 cm,分别提高7%、14%、19%;动态模式下,构建的自适应Kalman滤波解N、E、U方向偏差的RMS值为2.7 cm、3.6 cm、6.3 cm,较标准Kalman滤波分别提高13%、28%、43%。     

CNS/SINS组合导航系统的UKF算法研究

天文/捷联惯性（CNS/SINS）组合导航系统采用姿态组合,可使姿态角处于收敛状态,并有效抑制位置及速度的发散。为提高组合导航系统的精度,本文设计了CNS/SINS组合导航系统的UKF算法,在建立CNS/SINS组合导航系统非线性状态方程及线性量测方程的基础上,首先对UKF的量测更新过程进行简化,降低其计算量;然后,基于平台误差角提出系统状态协方差矩阵中姿态角协方差矩阵的计算方法,并推导了UKF算法中姿态量测值一步预测误差对应的平台角误差向量表达式,进而建立CNS/SINS组合导航系统的UKF算法;最后进行仿真实验。结果表明,相对于线性卡尔曼滤波算法及EKF算法,本文算法可明显提高组合导航系统的各导航参数精度,并且本文算法对滤波器初始姿态角误差变化具有较高的鲁棒性。     

改进抗差自适应EKF算法在GNSS/INS组合导航中的应用

在车载GNSS/INS组合导航中,抗差自适应滤波以其具有控制动力学异常和观测异常的能力成为实现综合PNT的关键技术之一。然而,不合适的决策算法和抗差因子会导致滤波进一步劣化。针对该问题,提出一种双窗口Sage-Husa抗差算法和一种改进的异常新息占比决策方法。采用松组合结构,利用异常新息占比决策对组合过程中出现的模型异常作出判断,针对观测模型异常和动态模型异常分别采用对应的抗差或自适应滤波。利用武汉市城区林荫道、街区多遮挡环境下动态实测数据进行分析。实验结果表明,该方案在复杂多遮挡环境下东、北、天3个方向上位置精度分别提升35.78%、38.94%、66.00%,位置均方根误差达到0.70 m、0.69 m、1.16 m。     

自适应滤波的高分辨率遥感影像薄云去除算法

本文在借鉴遥感影像云雾去除相关研究基础上,提出了一种自适应滤波和非线性灰度变换的高分辨率遥感影像薄云雾消除方法,并与现有的几种效果较好的去云雾方法进行了对比研究。结果表明,本文提出的方法不仅能够有效降低薄云雾遮挡干扰影响,而且可以很好地保持原始影像真实的光谱特性,同时针对不同波段地物光谱特性做相应的灰度变换和融合处理,能够在很大程度上减少遥感影像的细节信息的丢失和保持图像的清晰度,是一种有效去除薄云雾覆盖的方法。     

一种顾及有色噪声的四星座GNSS动态导航滤波算法

经典Kalman滤波要求噪声是高斯白噪声,而动态GNSS定位的观测误差和状态预测误差往往是有色噪声。本文提出一种简便的有色噪声函数模型拟合滤波算法,采用前面历元的观测残差和状态残差建立有色噪声模型,削弱有色噪声对动态导航解算的影响。采用四星座GNSS接收机观测数据进行动态导航实验,结果表明,顾及有色噪声的动态导航滤波算法比未顾及有色噪声的经典Kalman滤波算法定位精度更高,三维位置精度提升9%以上。     

基于多目标蚁狮优化算法的微震震源定位数学模型组合北大核心CSCD

通过多目标智能优化算法研究微震震源定位存在的模型组合合理性未阐明、易陷入局部最优解、定位结果波动性较大等问题。为解决这些问题,首先在到时差模型与到时差商模型基础上设计4个不同的微震震源定位数学模型,两两组合构建6个多目标优化定位模型;再设计3组基于不同台网形状(三维多面体、二维长方形、一维直线型)的微震震源正演仿真实验和1组工程数据验证实验,并引入多目标蚁狮优化(multi-objective ant lion optimization,MOALO)算法求解这些模型;最后采用多个统计指标评判各个模型组合定位效果的优劣。结果表明,数学模型组合(TDA-P1,TDQA)结合MOALO算法的多目标优化定位策略能够得到较高的微震震源定位精度,且模型稳健性较好,优于其他模型组合和传统多目标定位方法,在微震监测领域具有一定的应用价值。     

基于CEEMDAN-LSTM组合方法的海平面变化预测分析北大核心CSCD

为提高海平面变化预测精度,将自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与长短期记忆网络(LSTM)相结合,采用“分解-预测-重组”思路,提出一种海平面变化预测组合方法CEEMDAN-LSTM。结果表明,相对于直接使用LSTM神经网络进行预测(MAE=16.87 mm, RMSE=21.51 mm),以及已有的EEMD-BP神经网络组合方法(MAE=10.4 mm, RMSE=15.44 mm),CEEMDAN-LSTM组合方法预测表现最优(MAE=8.89 mm, RMSE=11.34 mm),具有最低的预测误差。     

一种优化的GA-KF与BP-Adaboost地表下沉组合预测模型北大核心CSCD

为提高矿区GNSS CORS自动化监测系统地表下沉预测精度,提出一种结合小波分析,采用遗传算法优化的卡尔曼滤波模型(GA-KF)与相空间重构的BP神经网络强预测模型(BP-Adaboost)的组合预测方法。利用小波分析获取原始监测数据的趋势项和随机项,并分别通过GA-KF模型和相空间重构BP-Adaboost模型预测趋势项和随机项,两者之和即为最终预测结果。以亳州板集矿监测站数据为例进行预测,结果表明:1)与单一使用GA-KF和相空间重构BP-Adaboost模型预测值对比,该组合模型预测精度更高;2)组合模型受建模序列长度影响较小,平均相对误差在0.003%以内,远小于两种单一模型,具有一定抗干扰性。     

基于褶积滤波的山丹地电阻率归一化速率异常特征分析北大核心CSCD

利用褶积滤波法对山丹地电阻率进行去除降雨校正处理,再分别对原始数据和去降雨后数据在进行归一化月速率分析前作不同处理方式组合的结果进行映震效能统计,从而选出归一化速率分析前数据最优处理方式。结果显示,NS测道适用于去倾、去周期处理,EW测道和NW测道均适用于去周期处理,且去除降雨后各测道映震效能均优于去降雨前,说明降雨对山丹地电阻率异常提取有较大干扰。由于2022年祁连山地震带表现空前活跃,至8月逐渐恢复平静,因此选择2014~2022-08祁连山地震带及其附近中强地震活动前山丹地电阻率表现出的速率超限异常总结映震指标,利用2022-08~12山丹地电阻率的速率超限异常对逐渐平静的祁连山地震带地震危险性进行预测,分析山丹观测站附近地震活动水平是否真的降低,结果显示,山丹地电阻率观测值仍然存在速率超限异常,说明祁连山地震带的地震危险性仍然存在,地震活动水平并未减弱。     

一种基于扩频码滤波的盲波束形成算法

通过研究分析传统的应用于CDMA系统的自适应波束形成带给系统的复杂度,采用先把接收信号与本地扩频码相乘解扩后再进行基于扩频码滤波的波束形成技术,并基于最大化信干噪比准则,提出一种计算复杂度小、在不同通信环境下性能良好的综合方案.仿真结果证实了算法的有效性.     

基于广播星历的GPS/BDS-3非差非组合PPP北大核心CSCD

分析GPS和BDS-3卫星广播星历的误差特性,研究广播星历精度不足的补偿策略,提出一种SISRE补偿的非差非组合定位模型。采用2022年15个MGEX测站1周的数据进行实验。结果表明,SISRE补偿的非差非组合模型的GPS和BDS-3静态三维定位误差的RMS分别约为24 cm和23 cm, GPS/BDS-3双系统组合可进一步将精度提升至约18 cm;GPS和BDS-3仿动态三维定位误差的RMS分别约为73 cm和74 cm, GPS/BDS-3双系统组合可进一步将精度提升至约45 cm;SISRE补偿的非差非组合模型与SISRE补偿的无电离层组合模型定位精度相当。