轨道交通中线测设统一数学模型的建立

根据对常用的两种中线测设数学模型的分析,从线路中线曲率半径的特点出发,提出了中线整体积分数学模型,并导出其计算公式。为了实现整体积分模型的计算,对龙贝格积分算法进行了改进,并用于武汉市轨道交通一号线一期工程的中线测设。比较和分析表明,从实用性和精度等方面来说,整体积分模型是目前轨道交通最优的中线测设模型。     

剥蚀法计算GPS观测网独立环闭合差

在GPS测量中，往往需要计算三角形、多边形闭合差，以便及时发现观测粗差、衡量GPS观测精度。本文提出了剥蚀法计算GPS观测网独立环闭合差，这种方法利用计算机自动确定观测网中的独立环个数，并计算所有独立环闭合差。它适合各种复杂的观测图形，所计算的独立环个数是唯一的，独立环为观测网中的最小闭合单元，并且环与环之间不出现包含和重复。     

高斯-勒让德积分公式的加速算法研究

高斯-勒让德积分公式的优点是用较少节点数得到高精度的计算结果,但当积分区间较大时,积分精度并不理想。在一般高斯-勒让德积分公式和变步长高斯积分公式讨论基础上,提出精度更好收敛更快的求积公式并验证计算效果更好。     

模拟退火算法在控制网平差中的应用

线性最小二乘估计在对非线性函数进行线性近似的过程中会产生模型误差,而一些非线性参数估计方法可能因为函数复杂而难以求导,法方程系数矩阵秩亏或呈病态矩阵时难以求解,非线性迭代解法有时对初始值的选择存在依赖性,不恰当的初始值会导致迭代无法收敛。针对这些问题,引入了模拟退火算法,介绍了该算法的基本原理、计算步骤和收敛性,并以3个控制网平差应用为例,说明该算法具有无需求导求逆,简洁实用,易于编程等优势,并能实现全局优化,获得高精度的平差结果。     

行星际深空探测中双程测速的高精度计算方法

对于行星际深空探测（距地球1亿km以上）任务,由于受到计算机字长的限制,传统双程测速模型的计算精度无法满足高精度定轨的需要,其最大误差源于多普勒频移周计数终点和始点上行几何距离之间和下行几何距离之间差分值的计算过程。对此建立行星际双程测速模型,高精度地计算了两个差分值,推导模型的计算公式并给出详细步骤,同时给出计算过程中需要的切比雪夫差分多项式递推公式的形式。将该模型在深空探测器精密定轨与重力场解算软件系统（Wuhan University deep-space orbit determination and gravity recovery system,WUDOGS）中进行了实现,并以欧空局火星快车号（Mars express,MEX）探测任务为背景,利用该软件进行仿真测试,从计算精度和定轨结果两个方面验证该模型的优越性。结果表明,该模型将双程测速的计算值在计算机中表达的精度提高2个数量级,同时避免了定轨过程中引入额外的数值误差,可以为后续高精度的行星际深空探测任务的定轨提供参考。     

基于EM和BIC的直方图拟合方法应用于遥感变化检测阈值确定

利用遥感图像进行变化检测时,确定"差异图像"上各变化类型的阈值非常关键.本文引入图像直方图拟合方法来确定变化阈值.首先通过基于变化向量分析方法,得到变化强度图像,然后假设该变化强度图像中的像元值符合混合高斯分布模型,利用期望最大(EM)算法和贝叶斯信息准则(BIC)求出最佳的混合高斯分布模型,拟合此时的图像直方图,最后利用贝叶斯判别准则确定出各变化类型的变化阈值.试验证明,这种方法是一种较为有效的自动确定变化阈值的方法.     

Retrieving water surface temperature from archive LANDSAT thermal infrared data: Application of the mono-channel atmospheric correction algorithm over two freshwater reservoirs

Water surface temperature is a key element in characterizing the thermodynamics of waterbodies, and for irregularly-shaped inland reservoirs, LANDSAT thermal infrared images are the best alternative yet for the retrieval of this parameter. However, images must be corrected mainly for atmospheric effects in order to be fully exploitable. The objective of this study is to validate the mono-channel correction algorithm for single-band thermal infrared LANDSAT data as put forward by Jiménez-Muñoz et al. (2009). Two freshwater reservoirs in continental France were selected as study sites, and best use was made of all accessible image and field data. Results obtained are satisfactory and in accordance with the literature: r² values are above 0.90 and root-mean-square error values are comprised between 1 and 2 °C. Moreover, paired Wilcoxon signed rank tests showed a highly significant difference between field and uncorrected image data, a very highly significant difference between uncorrected and corrected image data, and no significant difference between field and corrected image data. The mono-channel algorithm is hence recommended for correcting archive LANDSAT single-band thermal infrared data for inland waterbody monitoring and study.     

The integral formulas of the associated Legendre functions

A new kind of integral formulas for ${\bar{P}_{n,m} (x)}$ is derived from the addition theorem about the Legendre Functions when n ? m is an even number. Based on the newly introduced integral formulas, the fully normalized associated Legendre functions can be directly computed without using any recursion methods that currently are often used in the computations. In addition, some arithmetic examples are computed with the increasing degree recursion and the integral methods introduced in the paper respectively, in order to compare the precisions and run-times of these two methods in computing the fully normalized associated Legendre functions. The results indicate that the precisions of the integral methods are almost consistent for variant x in computing ${\bar{P}_{n,m} (x)}$ , i.e., the precisions are independent of the choice of x on the interval [0,1]. In contrast, the precisions of the increasing degree recursion change with different values on the interval [0,1], particularly, when x tends to 1, the errors of computing ${\bar{P}_{n,m} (x)}$ by the increasing degree recursion become unacceptable when the degree becomes larger and larger. On the other hand, the integral methods cost more run-time than the increasing degree recursion. Hence, it is suggested that combinations of the integral method and the increasing degree recursion can be adopted, that is, the integral methods can be used as a replacement for the recursive initials when the recursion method become divergent.     

EXCEL计算概率积分法预计参数

EXCEL软件是最常用的办公软件之一,本文介绍一种利用EXCEL软件规划求解功能计算开采沉陷预计概率积分法预计参数的方法,很方便地得到了预计参数的优化解,通过实例验证,运用该方法得到的这些参数的解满足开采沉陷预计精度的要求,有很好的应用价值。     

Accurate computation of gravitational field of a tesseroid

We developed an accurate method to compute the gravitational field of a tesseroid. The method numerically integrates a surface integral representation of the gravitational potential of the tesseroid by conditionally splitting its line integration intervals and by using the double exponential quadrature rule. Then, it evaluates the gravitational acceleration vector and the gravity gradient tensor by numerically differentiating the numerically integrated potential. The numerical differentiation is conducted by appropriately switching the central and the single-sided second-order difference formulas with a suitable choice of the test argument displacement. If necessary, the new method is extended to the case of a general tesseroid with the variable density profile, the variable surface height functions, and/or the variable intervals in longitude or in latitude. The new method is capable of computing the gravitational field of the tesseroid independently on the location of the evaluation point, namely whether outside, near the surface of, on the surface of, or inside the tesseroid. The achievable precision is 14–15 digits for the potential, 9–11 digits for the acceleration vector, and 6–8 digits for the gradient tensor in the double precision environment. The correct digits are roughly doubled if employing the quadruple precision computation. The new method provides a reliable procedure to compute the topographic gravitational field, especially that near, on, and below the surface. Also, it could potentially serve as a sure reference to complement and elaborate the existing approaches using the Gauss–Legendre quadrature or other standard methods of numerical integration.     

两步解法用于求解线阵CCD影像外方位元素

在线阵CCD影像外方位元素的求解过程中,外方位元素之间的相关性,导致法方程病态,最小二乘估计值误差较大。本文在分析以往解决方法的基础上,提出采用两步解法求解线阵CCD影像的外方位元素。该算法的实质是选择一个比单位矩阵更合适的正则化矩阵。试验结果表明该算法能有效地克服线阵CCD影像外方位元素间的相关性,定位精度较高,定向点精度在1个像素内,检查点精度在1.5个像素内。     

计算子午线弧长的三类算法及其分析比较"

多项式展开算法是计算子午线弧长的传统方法,为了研究利用数值积分算法和常微分方程数值解法进行子午线弧长计算的可行性与可靠性,本文选取大地纬度自0°至90°的3组样本数据(间隔距离分别为1°、1'、1″),分别基于多项式展开数值积分算法和常微分方程数值解法,计算得到各组样本数据的子午线弧长,并通过算法计算结果精度和运算速度两个方面对数值算法的质量进行了评价。计算结果表明:数值积分算法和常微分方程数值解法均可以得到与多项式展开算法精度相同的结果;数值积分算法可通过减小步长以提高计算结果精度,但运算速度急剧降低;3阶、4阶的Runge-Kutta算法不仅运算结果精度高,而且运算速度也比传统算法快3倍多,表明了常微分方程数值解法更适用于子午线弧长的大数据计算。     

引潮位的Doodson规格化展开及其精度评定

基于引潮位Doodson规格化展开的基本原理以及ELP/MPP02月球历表、Newcomb太阳历表的结构,设计了一个用以代表三角函数的数据结构;并由此自定义了三角函数的乘法与加法算法,将月球、太阳引潮位分别展开至5阶、3阶,振幅绝对值截断阈值为10-7,在展开过程中对"伪波"进行"滤波"处理后,最终得到包含4 686项展开式的引潮位展开表(其中振幅绝对值超过10-6的展开式有2 441项)。以德国BFO(Black Forest Observatory)测站为例,基于DE431历表,通过天球参考系变换计算得到1950—2050年间时间间隔为1 h的法向引潮力基准序列BFDE431;并根据各个引潮位展开表计算得到相应的法向引潮力序列;通过与BFDE431基准序列求差,得到各个差值序列的统计值。计算结果表明,文中给出的展开表对应的差值序列数值在±58×10~(-11)m·s~(-2)(nGal)以内,均方差为12.5×10~(-11)m·s~(-2),与XI89展开表的精度相当。但由于没有考虑行星及地球扁率的影响,仍未达到HW95和RATGP95展开表的精度水平。     

改进的快速中值滤波算法在图像去噪中的应用

在图像处理中,传统的中值滤波算法都是建立在排序理论上,并没有充分考虑到各数据之间的相关性。提出一种改进的快速中值滤波算法,充分利用数据的相关性,避免传统算法因排序所需大量数据比较。先用分治法计算第一个窗口的中值,然后利用数据的相关性计算余下窗口的中值,大大提高了效率。最后分别用传统的中值滤波算法和改进的快速中值滤波算法对同一幅有椒盐噪声的图像做去噪实验。实验表明,该算法能快速实现图像去噪。     

GLONASS卫星位置计算与程序实现

针对导航GPS/GLONASS导航数据处理的需要,分析了GLONASS广播星历、地固坐标系PZ-90下卫星加速度简略公式,推导了利用定步长四阶龙贝格-库塔对轨道进行积分的计算公式,提出一种新的不需要进行轨道拟合的编程实现方法,该方法具有结构简单、运算快的特点,最后根据实际计算结果对积分区间、积分步长与积分坐标精度之间的关系进行分析,给出了实际积分计算合适的步长.     

异步联邦UKF的GNSS／SINS／摄影定位组合导航算法仿真

在飞行器进近过程中,为了提高组合系统的导航精度,针对传统联邦滤波器对非线性系统模型易导致滤波发散问题.分析了两种导航方式的优缺点,提出了基于卫星导航／惯性导航／摄影测量(GNSS／SINS／Photogrammetry)的组合导航联邦滤波算法,并推导了系统误差模型.该算法取长补短利用联邦无迹卡尔曼滤波器将GNSS定位和摄影定位、定姿精度高的优势对SINS进行在线误差估计.针对多传感器非等间隔数据采样问题,采用时间与量测更新分离的异步非等间隔联邦滤波算法进行信息融合,并对滤波器结构进行改进以减少算法复杂度.仿真实验证明基于联邦UKF的组合导航系统较传统联邦滤波算法位姿精度有明显的提高,且系统鲁棒性也有一定的增强.      

利用多分类器集成进行遥感影像分类

基于信息相关理论,根据相关度值动态调整分类器的组合和权重,建立了新型的多分类器集成规则,并应用于决策树分类器、BP人工神经网络分类器和SVM分类器的集成。通过对长沙城区TM影像的分类实验发现:①三种分类器的分类结果存在较明显的差异,水体区的差异像元最少,占水体总像元的15.12%,建设用地区的差异像元最多,占建设用地区像元的54.93%;②三种分类器均具有较高的分类精度,总体精度均超过了74%,而且分类器各有优势,决策树分类器能够较好地分出水体和建设用地,BP分类器能够较好地分出水体和林地,SVM分类器对水体、林地和建设用地均有较高的分类精度;③基于全信息相关度的多分类器集成分类法明显地提升了分类结果的精度,分类精度达到了85.71%,Kappa系数达到了80.56%。     

正规化矩阵正定时半参数估计量的统计性质

利用补偿最小二乘原理构造加权惩罚平方和,得到半参数模型中正规化矩阵正定时参数和半参数的估计量.从偶然误差的统计特征出发,详细讨论这种平差方法得到的参数估值的一些统计性质,并对半参数平差与最小二乘法的参数估计值进行比较.理论分析表明,通过选取合适的平滑参数,半参数平差方法优于最小二乘法.另外从数理统计的角度对平滑参数的选取进行分析,得到平滑参数的取值范围,也给出了平滑参数对模型精度的影响.     

GALILEO局域增强完备性监测网布设研究

完备性是飞机飞行安全的重要指标之一。我国在各种网的布设中一般只注重精度,而忽略了完备性。本文利用GALILEO模拟数据,在飞行轨迹固定的情况下,通过增减监测站的数量以及变换监测网的形状,计算飞机的精度和垂直保护水平(VPL),并分析飞机在不同监测网中精度和垂直保护水平的的变化规律,可以知道飞机在正方形网形的整体精度好于在其他网形中的精度,飞机在在正方形网形中的VPL虽大于在五边网形中的VPL,但两者相差很少。综合考虑,正方形网形是局域完备性监测网的最优布设网形。