判断观测值粗差能否发现和定位的一种验前方法

由于最小二乘(LS)残差统计相关，使得粗差发现和定位关系变得相当复杂，且至今未见有效的理论和方法。作者依据在LS平差前进行粗差发现和定位的思路，有意避开LS残差统计相关的难题，从条件平差模型推导出粗差判断方程(GEJE)Vr＝JVt Wc建立起以上式判断矩阵J为基础的粗差发现和定位的判断准则：1．不能发现含有粗差的观测量；2．能发现含有粗差但不能定位粗差的观测量。通过算例的检验，证明了判断矩阵J与控制网中观测量数据结构的对应关系，同时说明粗差不能定位的观测量，再好的粗差检测方法也无法正确定位粗差。     

基于判断矩阵的观测量粗差发现和定位相关性分析

用布尔矩阵分析、研究判断矩阵,得到观测量粗差发现和定位的相关数以及测量系统的最大可发现粗差和定位粗差数的计算公式.试验证明,当粗差发现和定位相互影响的观测量同时含有粗差时,现行的迭代数据探测法和选权迭代法不可能完全正确定位粗差.通过算例验证了使用布尔矩阵和判断矩阵分析多维粗差发现和定位相关性的有效性和优越性.     

粗差发现和定位能力与相关系数的关系

根据粗差判断方程中的判断矩阵和两个统计检验量之间相关系数的函数式,论证了两种不同的研究方法所确定的粗差不能定位的数学模型实际上是相等的。通过算例,不仅说明两种研究方法对观测量不能定位粗差的判断是一致的,而且使用判断矩阵研究观测量的粗差发现和定位能力会更加方便简单。     

L1范数探测粗差失效的观测量识别方法

粗差发生时,L_1范数估计求得的条件方程闭合差较最小二乘估计(LS)的残差更能集中反映粗差,从而有助于粗差的发现与定位。然而,存在一类观测值,虽然其具有粗差发现和定位能力,但在采用L_1范数估计解决粗差探测问题时,无论含有多大量级粗差都不能准确定位,为叙述方便,称其为L_1抗差性失效点(robustness failpoint in L_1-norm estimation,RFP-L_1)。显然,只有判定测量系统不存在RFP-L_1,或存在时能够准确判断其是否含有粗差,才能保证基于L_1的粗差探测结果的准确、可靠,此过程中,RFP-L_1的识别是问题解决的基础。本文由条件方程,推导出观测值粗差对条件方程闭合差绝对值和的影响系数计算式,得到了最小影响系数大小与观测值是否为RFP-L_1的判别关系,并探讨了存在RFP-L_1的测量系统设计矩阵数值特点,提出了判断RFP-L_1观测值的方法。仿真试验表明,最小影响系数反映了观测值粗差对L_1范数估计目标函数的影响大小,非RFP-L_1和RFP-L_1的最小影响系数具有分别等于1和小于1的规律性,同时得出,若观测方程中系数矩阵只有±1和0,对应的观测量均不属于RFP-L_1。     

M-LZD算法中表面变形的可探测性分析

现有的基于LZD方法的DEM变形探测方法都是将表面变形作为粗差,采用不同的稳健估计方法来探测。粗差具有发现和定位能力是粗差探测的前提,而现有方法均没有进行粗差发现和定位能力分析。本文首先采用判断矩阵对其进行了理论分析,然后对结果在不同类型地面的DEM进行了试验。根据试验结果,任意2个判断向量线性无关,判断矩阵中没有零元素,相关数等于多余观测个数。试验结果表明,DEM表面上无论多少粗差均具有发现和定位能力;基于LZD方法的DEM表面变形探测方法在理论上是完备的,可以正确地发现和定位粗差。     

多维平差问题粗差的局部分析法

用一个水准网说明了依据改正数进行粗差处理可能导致错误,而且粗差能够被正确处理与其所处的位置有关。为了解决这个问题,本文提出了局部分析法。局部分析法从多维平差问题的函数模型出发,根据设计矩阵得到一个被观测量的多个独立观测,包括被观测量的观测值和其他观测值的函数,并且给出了根据平差问题的设计矩阵搜索这些函数的方法。根据独立观测的数目即可判断被观测量的观测值能否容忍粗差。在此基础上提出了一种根据真误差判断被观测量的独立观测所涉及到的观测值是否含有粗差的方法。最后用一个测角网说明局部分析法和粗差探测方法的过程。     

基于岭估计的粗差探测

针对测量平差Gauss-Markov模型中法矩阵的病态性和观测值的粗差同时存在问题,把岭估计和粗差探测两者的优点结合起来提出了基于岭估计的粗差探测方法.该方法把岭估计看成具有伪观测值的最小二乘估计,然后运用基于最小二乘估计的粗差探测技术探讨岭估计意义下的奇异点,并给出奇异点的检验统计量和判断方法.数值实验表明,新方法在克服病态性的同时能够有效地识别出可疑(可能含粗差)的观测值.     

基于岭估计的粗差探测

针对测量平差Gauss-M arkov模型中法矩阵的病态性和观测值的粗差同时存在问题,把岭估计和粗差探测两者的优点结合起来提出了基于岭估计的粗差探测方法。该方法把岭估计看成具有伪观测值的最小二乘估计,然后运用基于最小二乘估计的粗差探测技术探讨岭估计意义下的奇异点,并给出奇异点的检验统计量和判断方法。数值实验表明,新方法在克服病态性的同时能够有效地识别出可疑(可能含粗差)的观测值。     

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。     

解析相对定向组合平差检测粗差法

从观测中发现小粗差,一般都要增大多余观测数。而解析相对定向这央问题中,多余观测数一般只有2—3个。针对这类观测值如何发现粗差,提出了一种分组组合平差法。用组合平差中方差最小的组,为无粗差的观测组。最后根据权的大小进行判断,若P_i大于9,则说明观测值L_i为无粗差的观测值,粗差1_i已被别除。根据这个方法,编写了计算程序,对两套象片资料进行验算。实验证明这种方法对观测值检测定位一个粗差是有效的。     

GPS相关观测量的粗差探测方法比较及实例分析

在GPS网平差中,其观测值为三维基线向量,基线向量三个分量间存在较强的相关性,三个分量即相关观测量。普通最小二乘法是一种基于独立观测值的稳健估计法,对独立观测值的粗差探测具有较好效果,但却无法兼顾观测值之间的相关性,以至于不能准确发现粗差,因此本文通过在传统稳健估计的基础上,在定权时充分考虑相关观测量之间相关性的不变性,不断构造严格对称的方差-协方差阵,并对其进行不断扩大,并通过VB进行编程及实例比较分析,从而论证其具有准确定位相关观测量中的粗差所在位置的能力,并在进行有效平差后精度高的效果。     

动态定位解算中测量粗差的探测与修复

基于Kalman滤波的动态定位中,动态观测量可能存在粗差,若数据处理不考虑对这些粗差的特别处理,则所提供的动态信息将极不可靠。文中计算了粗差对滤波结果的影响,并由此建立了动态定位中粗差的探测和修复算法。最后以一数字仿真(模拟)实验论证了方法的可行性。     

基于抗差估计的GPS／CoMPASS组合实时差分定位算法

在GPS／cOMPASS组合差分定位基础上,引入抗差估计方法,通过降权调整合有粗差观测值对定位的影响,利用路测试验,对比RTK的厘米级定位,结果表明：抗差GPS／COMPASS组合实时差分定位优于非抗差定位,平面精度在2．0m左右。     

《测绘学报》2005年分类总目次

第34卷第1~4期大地测量学地球主惯性矩……………………………………………………………………………………………………魏子卿(1—7)实用天文学月球航天探测和月球测绘…………………………………………………………………陈俊勇,章传银,党亚明(3—189)测量误差与测量平差基于判断矩阵的观测量粗差发现和定位相关性分析……………………………岑敏仪,顾利亚,李志林,丁晓利(1—24)半参数p-范极大似然回归…………………………………………………………………………潘雄,孙海燕(1—30)L1范估计的巴尔达型检验及其可靠性……………………………     

一种基于模糊聚类分析的新型RAIM算法北大核心CSCD

针对接收机自主完备性监测(RAIM)中多粗差的探测识别难题,该文在研究了模糊聚类分析原理和特点的基础上,利用QR检校法构建单点定位的全设计矩阵,提出了基于模糊c均值(FCM)的模糊聚类分析的新型RAIM算法,以实际观测数据对比分析了硬聚类分析和模糊聚类分析在单个粗差和两个粗差下的探测识别性能。由试验结果可知,该文方法可有效实现多个粗差的探测识别问题,解决了单点定位中的质量控制问题,可有效保障单点定位结果的可靠性。     

选权拟合的粗差参数化平差模型

由于数据探测法、多维粗差同时定位与定值法、拟准检定法以及部分最小二乘法不能同时解算待估参数和粗差,提出了基于选权拟合的粗差参数化平差模型。首先推导了选权拟合的等价模型;在此基础上提出了参数化粗差的平差模型。由于粗差参数化之后观测系统呈现出不适定性,因此,对非粗差部分采取平方和最小的约束,实际上是构造虚拟观测方程。但是,由于事先并不知道粗差的位置,提出了通过搜索来构造虚拟观测方程系数矩阵的方法。算例表明,这种方法用于GPS单点定位可以有效地消除粗差观测的影响。     

一种顾及观测质量信息的自适应抗差Kalman滤波方法

针对观测数据含有异常粗差且无多余观测的应用情形,提出一种顾及观测质量信息的自适应抗差Kalman滤波方法。该方法两步计算得到自适应因子和抗差等价权矩阵,即首先利用顾及观测质量信息的抗差Kalman滤波得到消除观测粗差影响的参数估计值,然后根据该值构造动力学模型误差判别统计量并计算自适应因子。以某边坡GPS变形监测数据序列处理为例,利用RPDOP(Relative Position Dilution of Precision)值作为观测质量信息进行处理分析,结果表明该方法能够有效控制动力学模型误差和观测粗差对滤波估值的影响。     

控制网连接点坐标值粗差的可定位性研究

在原有测量控制网(称旧网)的基础上建立同级扩大网或低级加密网(称新网)时,新旧网之间的重合点(称连接点)坐标值粗差的检验是平差前的一个重要环节。本文将连接点坐标视为带协方差阵的观测值,采用数据探测法定位其粗差。借助于 Gauss-Markov模型下两个备选假设检验的理论,推导了连接点相关坐标观测值粗差可定位性基本公式,讨论了各类平面网中连接点坐标观测值粗差的可发现性和可区分性。     

以三维坐标转换为例解算稳健总体最小二乘方法

稳健最小二乘方法能够有效解决平差计算中观测值存在粗差的情况,因此广泛应用于各种实际问题中。在最小二乘方法中,系数矩阵被认为是不含有误差的。然而在实际情况中,系数矩阵中的变量往往也包含观测值,因此不可避免地会被误差污染。为同时考虑系数矩阵和观测向量中的误差,同时对粗差进行探测和定位,本文提出基于选权迭代的稳健总体最小二乘方法,并以三维相似坐标变换为例展示解算过程。通过模拟计算,证明了采用本文提出的稳健总体最小二乘方法,能够较好地达到粗差探测和定位的目的,获得稳健的参数解。