视频测量机器人在野外天文测量中的应用

测量自动化是未来天文作业的发展方向。针对现有的天文测量系统仍需人眼观测恒星的缺陷,基于视频测量机器人TS50i的工作模式,详细介绍了其相关参数和关键技术,提出了利用TS50i代替传统全站仪进行自动天文测量的方法。采用星图处理方法解算室内观测模拟数据,验证了基于其视频测量特点的星点提取算法的适用性,其室内模拟实验横纵方向的星点提取精度分别达到0.010和0.011像素。基于大量室外观测结果表明:以视频测量机器人为平台的自动天文测量具有可靠性和准确性,经纬度定位精度达到分别优于0.24″和0.22″,可以满足野外高精度的天文测量要求。     

一种无需精密整平的抗差天文定位方法

针对传统天文定位需要将测量仪器精密整平,并且定位算法精度较低的问题,提出一种无需精密整平的抗差天文定位方法。首先根据二维倾角传感器的倾角测量值对天体位置观测值进行改正,然后在定位模型中加入天顶距改正量以减弱系统误差的影响,在参数解算时采用抗差估计的方法,以达到抑制粗差的影响和限制利用误差偏大的观测值的效果。经算例分析验证,只需将测量仪器概略整平,即可实现较高精度的天文定位。若使用星敏感器代替经纬仪进行天文导航定位,本方法将更具优势。     

用抗差估计法实施全国天文大地网与空间网联合平差

全国天文大地网与空间网联合平差二期工程参加平差的观测量达到42万条,观测年代跨度40多年,测量仪器、测量技术规范和测量方法差别很大。虽然平差之前对观测数据进行了粗差探测与剔除,还是无法确保观测数据完全准确,有必要利用抗差估计方法实施联合平差解算,提高联合平差结果的精度。本文详细地讨论了抗差估计在联合平差中的应用,对Huber和IGGUI方案进行分析比较,选择合适的权函数,有效控制观测异常对平差结果的影响。     

数字天顶摄影天文定位测量的工程实现

实现天文大地定位测量仪器的自动化观测,特别是消除传统天文大地测量人仪差影响的全自动测量,一直是我国天文大地测量工作者追求的目标。采用当今先进的恒星CCD成像技术、精密倾斜测量技术、计算机技术等研制而成的一种用于地面点精密天文定位的数字式测量设备,很好地解决了这一问题。本文论述了数字天顶摄影天文定位测量的基本原理,提出了数字天顶摄影天文定位测量仪器旋转轴方向天文坐标解算的技术途径。通过天顶摄影定位测量原理样机研制的工程实践,验证了该技术方法的可行性和正确性。     

智能手机虚拟格网伪距差分定位方法研究

针对智能手机全球卫星导航定位系统(GNSS)观测数据质量差、定位精度低的问题,该文提出了基于多普勒平滑的格网伪距差分算法.首先对观测数据进行分析、粗差剔除,再利用多普勒观测值对伪距进行平滑,最后利用虚拟格网伪距观测值改正相关误差进行定位.结果 表明:经过手机观测值质量控制,利用多普勒观测值平滑伪距后进行虚拟格网伪距差分,可以得到平面优于1.5m,垂直优于3 m的定位结果.     

基于IGG3的数字工业摄影测量抗差光束法平差

数字工业摄影测量中,相机拍摄的不同相片得到的像点坐标被视为等精度观测值,其权值被定为单位权进行平差计算。自检校光束法平差能够有效的补偿系统误差,但测量过程中仍然不可避免地存在粗差和随机误差。为了进一步提高数字工业摄影测量平差计算结果的精度,结合抗差估计具有"充分利用有效信息,限制利用有用信息,排除有害信息"的特点,对自检校光束法平差方法进行改进,提出了一种基于IGG3的抗差光束法平差方法;并进行公共点转换实验和重复测量实验来评价其外符合精度和内符合精度。实验结果表明改进后的方法比原方法计算所得的结果精度更高。     

无水天线观测的船舶天文定位新方法

针对船舶天文定位需要同时观测天体和水天线来获取天体高度角,其定位的结果和精度常受制于水天线的可观测时段问题,该文提出了一种无需水天线观测的船舶天文定位新方法。该方法将双天体的方位角作为观测量,通过牛顿迭代法直接计算船位,不受水天线有限观测时段的限制,并且可避免画天文位置线的繁琐作业。基于天体高度方位表数据对该方法模型进行验证分析得:天体方位角测量精度越高,该方法的船舶定位误差越小,当天体方位角测量精度在±0.05°时,船舶定位误差在5nmile之内,该方法可用于夜间船舶定位,从而扩大传统天文定位使用时段。     

阜新市区似大地水准面拟合研究

基于GPS水准的阜新市区似大地水准面拟合问题,对获得的高程异常数据采用Huber抗差估计方法剔除粗差,并运用逐点剔除法选取GPS水准拟合的已知点,提高似大地水准面的拟合精度;通过对GPS水准中5种模型的试验比较,得到建立该地区似大地水准面的最佳方案—多面函数法。经闭合差检核,精度可达到四等水准的要求。     

顾及粗差影响的全球电离层克里金插值及精度分析

针对克里格电离层插值方法受粗差数据影响和全球适用性问题,基于克里金插值的变异函数,构造电离层插值的粗差剔除统计量,实现插值过程自动化粗差剔除。采用全球电离层总电子含量格网产品进行试验验证,得出以下结论:①粗差剔除统计量能有效剔除粗差,保证插值精度与样本精度相当;②基于2014年太阳活动高年样本,克里金插值的精度RMS为1.0~5.0 TECU(total electron content unit)。     

天文定位中几何精度衰减因子最小值分析

天文定位是一种重要的导航定位方法,被广泛应用于大地天文测量、天文航海等领域。该方法中观测恒星的选择会影响最终的定位精度,目前缺少针对同时测定经纬度天文定位算法中最优选星问题的研究。随着观测仪器自动化水平的提高,观测数据的获取变得更加高效,这就要求研究最优的选星方案以达到最高的定位精度。本文借鉴卫星导航中几何精度衰减因子GDOP的概念,研究了天顶距法中恒星的数量以及分布对定位精度的影响,最后通过仿真试验和实测数据验证得到结论:在天顶距观测误差的统计特性一定时,GDOP能够用来描述恒星的分布对定位结果影响的优劣,且观测的恒星方位角均匀分布时定位误差最小。考虑到不同高度的恒星天顶距大气折射改正残差不同,在实际测量中应尽量采用等天顶距且方位角均匀分布的恒星。     

GNSS导航卫星多维粗差定位算法研究

针对现有GNSS导航卫星多维粗差定位算法研究较少,本文提出采用全局-局部测试法查找观测值中的粗差。从函数模型方面详细论述全局测试和局部测试判断并定位粗差的过程,并且结合蒙特卡罗方法模拟的导航实验数据验证本文所提出的方法。模拟实验表明,该方法能比较快速且准确地定位含粗差观测值,从理论上补充了GNSS导航卫星多粗差定位的算法,也在一定程度上提高了多星座导航完备性。     

GNSS导航卫星多维粗差定位算法研究

针对现有GNSS导航卫星多维粗差定位算法研究较少,本文提出采用全局-局部测试法查找观测值中的粗差。从函数模型方面详细论述全局测试和局部测试判断并定位粗差的过程,并且结合蒙特卡罗方法模拟的导航实验数据验证本文所提出的方法。模拟实验表明,该方法能比较快速且准确地定位含粗差观测值,从理论上补充了GNSS导航卫星多粗差定位的算法,也在一定程度上提高了多星座导航完备性。     

稳健估计的附加参数法

本文提出了一种既简单又有效的稳健估计方法——附加参数法。采用本方法进行参数估计,当观测值中仅含偶然误差时,所得到的参数就是最优的最小二乘估值。当观测值中含有n_g(n_g≤2/3n—t)个粗差(或系统误差或异常数据)时,一般能全部准确定位并改正之,从而得到与只含偶然误差时精度相同的估值,且能准确评定估值的精度,本文还对多个粗差定位作了简要的讨论,提出了多个粗差准确定位的数量标准。     

圆曲线拟合算法中的粗差探测与识别

针对传统的圆曲线拟合算法抵御粗差影响能力较差的现状,该文提出了一种圆曲线拟合数据的粗差探测方案。该方案基于Pratt代数拟合算法,首先构造衡量拟合数据优劣的质量指标,据此迭代剔除数据中的异常值,然后在既得圆心估值的基础上,重新评估已被标记的可疑观测值,识别出真正的粗差并将其剔除。实验结果表明,该方法能够准确识别出数据中的粗差,有效提高圆曲线拟合的精度。     

知识引导的滑坡监测数据粗差定位与剔除方法

为了避免灾情误判和误报,准确探测和剔除滑坡形变监测数据中的粗差已经成为提高监测数据质量亟待解决的问题。已有方法主要针对单一传感器数据独立处理,且过度依赖数据变化本身的突变-平滑关系,难以有效区分粗差和外界因素突变引起的奇异值。介绍了一种知识引导的滑坡监测数据粗差剔除方法,通过粗糙集属性约简筛选具有相关关系的多源滑坡观测数据,并结合多元统计理论挖掘粗差影响因素间的时空约束关系,利用不同类型滑坡监测数据变化间的相关性规律,将多因素影响下的滑坡形变抽象为多模式的组合,根据不同模式自适应选择多因子模型以此引导卡尔曼滤波模型更新,从而实现滑坡形变监测粗差的定位与剔除。实验证明,该方法不仅能够有效甄别因环境变化引起的突变,并且能显著提高滑坡形变监测数据粗差自适应剔除的准确性、可靠性与智能化水平。     

GNSS全自动解算软件研发及精度评估

根据载波相位差分定位技术,利用待定点周边稳定的CORS站网形成的区域误差改正模型,对待定控制点观测数据的噪声进行自动剔除,对电离层、对流层和多路径进行差分改正,研发GNSS全自动解算软件,并利用广西卫星定位基准站与待定控制点的GNSS观测数据对软件进行测试。结果表明,GNSS全自动解算软件具有较好的内外符合精度,其解算的三维坐标精度满足D级以下等级控制点的要求,可为工程测量应用提供新的自动化解算方案。     

手持GPS定位精度与误差的研究

分别探讨在绝对定位和相对定位两种模式下手持式GPS定位的稳定性,得出合理的观测时间长。通过不同时长的观测数据的对比分析给出：实时定位与长时间定位观测值之差在1m之内。手持GPS绝对定位的准确度即测量的结果与其真实位置符合程度非常高,能够控制在亚米级的范围之内。在卫星个数较多的情况下,实时定位的精度也能控制在亚米级的范围之内。利用单点定位系统误差改正模型,消除或减弱某些误差后能得到更高的精度,使得单点定位精度达到半米之内甚至更高。     

平差模型的统计检验——数理统计应用之二

在测量平差的函数模型和随机模型中，随机误差属正态变量，其数学期望假设为零，即观测值中是不能包含粗差的。一般认为，只要观测者细心，严格按规范操作，观测值的粗差总是可以避免的，但其实并不完全如此，还有其它许多原因。例如，激光测距仪连续多次读数，由于仪器内部原因，其中有的读数超出了偶然误差的限值；归算观测值的改正公式过于粗糙造成参与平差的观测值包含了粗差；由于测量返工的凑合也可能产生粗差等等。因此，不管怎样预防，观测值中还是有可能存在粗差的。包含粗差的观测值是不能参与平差的，然而也不能凭主观任意剔除被认为可疑的观测值，正确的方法是藉助于数理统计理论去发现这种粗差并剔除之，以保证成果的可靠性。     

几种粗差估值方法的比较

基于均值漂移模型,重点讨论粗差估值的计算问题,给出了观测值统计相关时数据探测法(data snooping)的粗差估值公式。探讨数据探测法粗差估值与粗差的同时定位与定值法(LEGE)、拟准检定法(QUAD)、部分最小二乘法(PLS)的粗差估值之间的关系,证明当观测值统计相关时,部分最小二乘法和QUAD法在粗差估值的计算上具有等价性,与数据探测法和LEGE法都不一致。当观测值统计独立且不等权时,QUAD法、PLS法和数据探测法具有等价性,与LEGE法在粗差估值上不同;当观测值统计独立且等权时,4种方法在粗差估值计算上具有等价性。最后通过算例验证了结论。     

两种不同方式智能手机伪距平滑分析

针对智能手机受导航芯片和天线接收器限制、伪距观测值精度不高、粗差较多等问题,本文提出利用各观测量进行历元间求双差,以探测观测值中的粗差并予以剔除,再结合多普勒观测值和载波相位观测值平滑伪距,从数据质量和伪距平滑两方面分析影响智能手机定位精度的原因,说明智能手机载波相位观测值和多普勒观测值平滑伪距的可用性.试验结果表明:...