基于最小二乘的磁性目标磁矩确定方法

磁性目标产生明显的磁异常是磁探测的前提,而磁性目标的磁异常分布主要取决于目标磁矩。针对常用的消元法确定磁矩未能顾及目标磁矩测量过程中误差的影响,基于磁矩测量模型,提出采用最小二乘法来确定磁性目标磁矩,并通过仿真实验和实测数据验证方法的有效性。研究结果表明:最小二乘法有效地利用了磁矩测量中的测量数据,可以有效减弱测量中误差对目标磁矩各分量的影响。为了解决实际测量中目标磁矩分量计算结果的不稳定性问题,建议增加观测数据。研究结果可为磁性目标的有效探测提供理论依据。     

基于最小二乘法的超短基线水声定位系统校准方法

超短基线水声定位系统是海洋工程及水下无人系统中应用较广泛的精密仪器设备,为了提高对水下目标的定位精度,在使用前需对其进行校准。描述了一种基于最小二乘法迭代修正的超短基线水声定位系统校准方法,该方法以最小二乘法为基本原理,通过多次迭代修正的方式,修正基阵与GPS天线之间的平移偏差以及基阵与罗经之间的旋转偏差,从而提高系统的测量精度,最终通过湖上试验验证了该方法的有效性。     

基于数字视差模型的立体影像最小二乘密集匹配

提出一种基于数字视差模型的立体影像最小二乘密集匹配方法。在高精度初始匹配点的基础上构建数字视差模型,利用多项式内插的方法预测出加密点的初始同名点位置,以结构相似性指数作为相似性测度进行加密点的粗匹配,然后利用最小二乘匹配算法将匹配精度提高至子像素级,最后由随机抽样一致性方法剔除误匹配点。实验结果表明,该方法能较为迅速地预测出加密点的同名点初始位置,且具有较高的匹配正确率,能得到十分密集的匹配点集,可以高效地应用于立体影像的密集匹配任务中。     

用最小二乘法分析胶州湾海流特征

在胶州湾湾口、西侧、中心、东侧、北侧湾顶五个区域布设测站,利用2018年冬季至2020年秋季潮位、海流等监测数据,基于最小二乘法进行调和分析计算,并结合垂线平均流速流向、可能最大流速、水质点可能最大运移距离等计算模型,研究分析了胶州湾海流特征。结果表明,各区域潮流类型系数均小于0.5,M₂分潮椭圆率绝对值均不超过0.1,接近于0,故胶州湾潮流性质为正规半日潮流,潮流运动形式以往复型为主。湾口区域余流、可能最大流速、水质点可能最大运移位移均最大。不同季节余流流速和流向的差异没有明显的规律性,除湾区西侧测站外,其余位置不同季节余流流向整体上有固定朝向：湾口处东偏北、中心站西偏北、东侧站南偏东、北侧湾顶站东偏北。靠近岸边的湾口、东侧和北侧湾顶站余流流向与邻近海岸垂直。在垂直方向上,各测站可能最大流速和水质点可能最大运移距离由表层至底层整体上呈减小趋势,流向基本一致。     

总体最小二乘法在浮游植物色素吸收系数模型估算中的应用

采用常规最小二乘法(LS)和总体最小二乘法(TLS)对浮游植物色素吸收系数与叶绿素a浓度之间的关系进行了研究。利用2003-2012年6个航次243组实测数据,建立了LS和TLS模型,应用模型估算典型波段的色素吸收系数值,并对两种模型进行了验证。采用平均绝对百分误差和均方根误差两种方法进行模型效果评估,结果显示,两种评估方法均能很好地说明,在400～700 nm光谱范围内,TLS拟合结果优于LS拟合结果。总体最小二乘法在综合考虑了参数误差和测量误差的情况下,拟合结果精度更高,更符合实际情况,估算结果的准确性要优于常规最小二乘法。     

基于加权最小二乘曲面拟合的规则格网DEM

数字高程模型（DEM）是描述地表起伏形态特征的空间数据模型。DEM完全可以代替传统使用等高线对地形表面的描述,进而满足对等高线数据相同的各种需求。内插是DEM的核心问题,它是DEM各种应用的基础。介绍了加权最小二乘曲面拟合法构建规则格网DEM的理论和方法。试验结果表明：加权最小二乘曲面拟合算法具有插值结果较精确、处理效率较高和模拟地表效果较好等优点。     

最小二乘法在XQY1-1型气压传感器中的应用

压阻式压力敏感元件的输出特性温度系数较高,为了保证测量数据的准确度必须对测量数据进行修正.文中介绍了基于最小二乘曲线拟合技术在XQY1-1型气压传感器中的应用.     

基于最小二乘的多站水位改正技术

在两个以上水位站参与水位控制的水深测量中,需要运用多站水位改正技术。介绍了用于设计多站水位改正的最小二乘拟合法和计算方法,并运用定点水位比对和水深改正比较的方法对多站水位改正软件进行了验证,评估了软件的计算精度和实用价值,最后提出了加以推广应用的结论。     

基于小波分解和最小二乘支持向量机的ENSO集成预测

用小波分解和最小二乘支持向量机相结合的方法,建立了ENSO的集成预报模型。该方法将复杂海温系统分解为相对简单的带通分量信号,然后建立分量信号的独立预报模型,最后对预报结果进行集成。试验结果表明,模型在保留预报对象主要特征的前提下,有效地降低了预报难度,集成预报准确率和预报时效均较传统方法有明显的改进和提高。     

白噪声Kalman滤波模型在GPS单向授时中的应用

全球定位系统(GPS)的应用越来越广泛,尤其是高精度的星载原子钟使得授时的精度得到了很大的提高。针对GPS授时过程中接收机受到各种噪声的影响,利用Kalman滤波原理,建立状态方程和观测方程,对噪声进行分类并加以讨论。运用Kalman滤波原理对接收机钟差数据进行分析,计算结果表明Kalman滤波可提高GPS单向授时精度。     

基于灰关联分析方法卡尔曼滤波器的精度效能评估

针对综导系统卡尔曼滤波器的特点,深入研究了灰关联分析法在滤波器精度效能评估中的应用。给出卡尔曼滤波器进行灰关联分析的方法和步骤,并对某一类型的滤波器进行精度效能评估。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于卡尔曼滤波的INS／USBL水下导航系统模型研究

简述惯性导航技术(INS)和超短基线定位技术(USBL),并分析了各自的优缺点.为了满足深海作业对导航定位高精度、高数据更新率的技术需求,提出基于卡尔曼滤波技术(Kalman Filter)实现INS和USBL的融合集成,研究了系统模型,进行了水下定位试验,给出了误差分析结果,证明了模型的可靠性.     

水下模糊图象维纳滤波和卡尔曼滤波恢复算法研究

该文将海水中图象传输特性的研究与用此传输特性进行水下模糊图象恢复结合起来 ,得到一套测量水体传递函数及进行水下图象处理的方法。采用维纳 (Wiener)滤波和卡尔曼 (Kalman)滤波算法 ,对模糊图象进了恢复。结果表明 ,利用计算机采用一定的算法对散射性质已知的水体造成的图象模糊可以进行有效的复原 ,且良好效果。     

海洋重磁资料的最小二乘平差处理方法

海洋重磁资料的平差处理是海洋重磁资料处理过程中必不可少的环节之一。从最小二乘算法意义下的平差处理基本理论出发,建立起平羞测线网系统交点误差的方程组,给出了方程组系数矩阵的简单求取方法。理论计算和实际资料处理结果表明,该方法不仅原理简单,计算机实现方便,而且经平差处理后的系统交点误差可以达到最小二乘意义下的极小。最后讨论了实际重磁资料平差处理中任意常数的确定问题。     

码头前沿水域潮流观测与分析预报的应用

为满足当前港口工程对精细化潮流预报的需求,通过比较准调和分析、流体动力——数学模型、最小二乘法三种潮流预报方法,认为最小二乘法的调和分析方法最为适用于小尺度水域的潮流预报。该方法选择以定点及漂流观测获取码头前沿水域的实测流况资料,通过分析实测资料,了解所在水域的潮流特征,再结合最小二乘法调和分析,对前沿水域进行定点的潮流预报。     

The representer method, the ensemble Kalman filter and the ensemble Kalman smoother: A comparison study using a nonlinear reduced gravity ocean model

This paper compares contending advanced data assimilation algorithms using the same dynamical model and measurements. Assimilation experiments use the ensemble Kalman filter (EnKF), the ensemble Kalman smoother (EnKS) and the representer method involving a nonlinear model and synthetic measurements of a mesoscale eddy. Twin model experiments provide the “truth” and assimilated state. The difference between truth and assimilation state is a mispositioning of an eddy in the initial state affected by a temporal shift. The systems are constructed to represent the dynamics, error covariances and data density as similarly as possible, though because of the differing assumptions in the system derivations subtle differences do occur. The results reflect some of these differences in the tangent linear assumption made in the representer adjoint and the temporal covariance of the EnKF, which does not correct initial condition errors. These differences are assessed through the accuracy of each method as a function of measurement density. Results indicate that these methods are comparably accurate for sufficiently dense measurement networks; and each is able to correct the position of a purposefully misplaced mesoscale eddy. As measurement density is decreased, the EnKS and the representer method retain accuracy longer than the EnKF. While the representer method is more accurate than the sequential methods within the time period covered by the observations (particularly during the first part of the assimilation time), the representer method is less accurate during later times and during the forecast time period for sparse networks as the tangent linear assumption becomes less accurate. Furthermore, the representer method proves to be significantly more costly (2–4 times) than the EnKS and EnKF even with only a few outer iterations of the iterated indirect representer method.     

Combination of Least Square and Monte Carlo Methods for OBS Relocation in 3D Seismic Survey Near Bashi Channel

Abstract

The relocation of ocean bottom seismometers (OBSs) is a key step in analyzing the three-dimensional seismic tomographic structure of crust and mantle. In order to get the accurate location of OBSs on the seafloor, we analyze the travel times of direct water waves emitted by air-guns. The Monte Carlo and least square methods have been adopted to calculate the true OBS location. The secondary time correction is necessary if the arrivals of direct water waves show overall time drift during relocation which maybe originates from remnant of linear clock drift correction and average errors of travel time picking, mean water velocity assumption, and experiment geometry. We have improved the original OBS relocation procedure which we used previously for other experiments by deliberateness of a secondary time correction and automatically approaching the really mean water velocity. A series of synthetic tests are carried out firstly to document the feasibility of our procedure and then it is applied on a real experiment. In here, we relocate 28 OBSs in total were relocated in 3D seismic survey near Bashi Channel. Relocation results show that the drifting distances for the 28 OBSs range from 65 to 1136 m between the deployed and relocated locations deduced by relocation results. The Pearson correlation coefficient between OBS drifting direction and sea current direction is 0.79, indicating that the two sets of data are highly linearly related and further manifest the sea current as the most possible driving force for OBS drifting during landing on the seafloor but its detailed influence mechanism is unclear by now. This research is necessary and critical for velocity structure modeling, and the optimal relocation program provides valuable experiences for 3D seismic survey in other area.     

基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方法

单一导航系统无法满足水下运载体高精度、高可靠性的导航需求,文中根据常用水下导航系统的特点,提出基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方案,设计了以惯导系统(INS)为主参考系统,声学定位系统/深度计、多普勒计程仪(DVL)、罗经为子参考系统的联邦滤波器,并进行了仿真研究。结果表明文中设计的滤波器能有效融合各个传感器的导航信息,实现水下运载体高精度导航定位,并具有一定容错性。