Adaptive fitting of systematic errors in navigation

To use Kalman filtering for kinematic positioning and navigation, we have to deal with both observational and kinematic models. Both of the functional models may contain global or local systematic errors. The influence functions of the systematic errors on the estimates of kinematic states are derived. An adaptive fitting method for systematic errors of the observations and kinematic model errors is presented. The systematic errors are fitted with a mean or a weighted mean by using the residuals of observations and residuals of predicted states within a chosen time window. The covariance matrices of the modified observations and the predicted states are estimated within the same window. The estimation formulae and calculation strategy, as well as a real example, are given. It is shown by theory and calculations that Kalman filtering based on the adaptive fittings of the systematic errors and covariance matrices can, to some degree, resist the influences of systematic errors on the estimated states of navigation.     

Robust estimation of geodetic datum transformation

The robust estimation of geodetic datum transformation is discussed. The basic principle of robust estimation is introduced. The error influence functions of the robust estimators, together with those of least-squares estimators, are given. Particular attention is given to the robust initial estimates of the transformation parameters, which should have a high breakdown point in order to provide reliable residuals for the following estimation. The median method is applied to solve for robust initial estimates of transformation parameters since it has the highest breakdown point. A smooth weight function is then used to improve the efficiency of the parameter estimates in successive iterative computations. A numerical example is given on a datum transformation between a global positioning system network and the corresponding geodetic network in China. The results show that when the coordinates are contaminated by outliers, the proposed method can still give reasonable results. Received: 25 September 1997 / Accepted: 1 March 1999     

卫星激光测距仪发散角系统的设计

介绍了房山人卫站近期对人卫激光测距仪发散角系统改造和完善过程中所开展的一些工作。首先针对实际工作中不同高度的观测卫星,按照光学原理设计了一套由成像系统、传动系统以及控制系统组成的自动调整发散角的装置,通过调控力矩电机的电压,经联轴件带动丝杠旋转,使滑块前后移动,从而改变成像系统,使激光束的发散角产生变化。其次为了验证系统设计的合理性,对本套装置进行了相关的实验。从实际的观测情况可以看出,改造后的发散角调整系统在提高整机观测能力方面有明显作用。     

基于回光强度的地面三维激光扫描仪测距误差模型

地面三维激光扫描仪是一种新型测量仪器,其核心优势是非接触、速度快、精度高,应用领域非常广泛,而使用之前的设备检校极为重要。影响地面三维激光扫描仪测距精度的因素很多,本文的研究以地面三维激光扫描仪测距原理及误差来源为基础,提出一种稳健的曲线拟合算法对点云数据进行处理,建立了基于回光反射强度的地面三维激光扫描仪测距误差模型,经实验验证取得了良好效果。     

资源三号卫星激光测距定轨精度分析

基于卫星激光测距定轨是目前遥感卫星在轨位置测量的重要手段之一,其测量精度关系到遥感卫星的应用水平。为了分析我国首颗民用立体测绘卫星——资源三号携带的国产激光角反射器在轨运行情况,该文利用全球激光联测期间卫星激光测距数据与GPS事后联合定轨结果,从遥感影像几何定位和轨道预报两个方面定量分析和评价卫星激光测距参与的定轨精度。试验表明,基于卫星激光测距与GPS定轨结果,影像几何定位无控精度较实时定轨精度提升1~2m,有效提升了卫星影像几何处理精度;轨道预报1d星下点位置较实际过境轨迹偏差优于250m,2d优于500m,1d预报侧摆精度达到0.035°,满足检校外业和成像计划精度需求。     

粗差的拟准检定法(QUAD法)

以往对付粗差的各种方法都是以余差（残差）为研究对象的。本文提出一种全新的研究思路和方法,从真误差入手。真误差与观测值有确定的解析关系。但关系式的系数阵是秩亏的。本文借鉴周江文的“拟稳平差”思想,提出“拟准观测”的概念,附加“拟准观测的真误差范数极小”的条件,解决了关于真误差的秩亏方程组求解定解的问题,推导了粗差的拟准检定法算式。该方法依据真误差估值的分布特征,检测粗差准确可靠。不仅能有效地同时定位     

Robust biased estimation and its applications in geodetic adjustments

In this paper, a number of robust biased estimators (e.g. ordinary robust ridge estimator, robust principal components estimator, robust combined principal components estimator, robust single-parametric principal components estimator, robust root-root estimator) are established by means of a unified expression of biased estimators and based on the principle of equivalent weight. The most attractive advantage of these new estimators is that they can not only overcome the ill-conditioning of the normal equation but also have the ability to resist outliers. A numerical example is used to illustrate that these new estimators are much better than the least-squares estimator and various biased estimators even when both ill-conditioning and outliers exist. Received: 14 November 1995/Accepted: 11 February 1998     

对GPS36卫星激光测距最佳观测时间的研究

针对GPS-36这颗卫星的运行特点,利用2004年全年的预报和实际观测记录,本文详细分析了这颗卫星的出没时间和运行规律,并通过日出日落时间与卫星运行规律来预报2005年GPS-36卫星每天通过的最大高度角及最佳观测时间。     

卫星激光测距回波探测成功概率统计分析

通过对国内外部分观测量较多的卫星激光测距站夜间和白天观测资料的统计,分析了激光测距回波探测成功率实际值和理论分析的差别,探讨了影响夜间、白天激光测距探测率的各种因素,为进一步提高数据探测成功率提供了实践依据。本文还介绍了近几年兴起的高重复频率卫星测距的方法,应用此测距方法可以获得更多的观测数据,有效地提高标准点精度。     

陀螺经纬仪定向系统误差研究

通过对不同观测者用逆转点法进行的陀螺经纬仪定向实验数据分析,确认不同观测者在用逆转点法进行陀螺经纬仪定向时存在着显著的系统误差,而且这种系统误差的大小还随所使用的仪器不同而不同。研究结果对制定陀螺经纬仪定向操作程序和提高定向精度有一定的指导意义。     

卫星激光测距技术滤波方法的研究与实现

本文从激光测距回波方程及噪声方程出发阐明了降低背景噪声(滤波)是提高激光测距回波信噪比的关键;并通过对望远镜轴系进行指向修正并采用可变光阑减小望远镜视场来实现“空间滤波”,采用窄带滤光片实现“光谱滤波”,采用高精度距离门选通技术实现“时间滤波”,北京房山人卫观测站的激光测距系统具备了白天观测人造地球卫星的能力.本文还引入了C-SPAD“敏感度”的概念并且提出了一种依靠C-SPAD来调整可变光阑位置及滤光片角度的方法.     

人卫激光测距望远镜系统的指向修正

利用实测数据分析了人卫激光测距望远镜系统常用的两种指向修正模型(球谐函数模型与Mount Strom lo支架模型)的精度和稳定性。结果表明,两种模型均能达到较好的拟合精度,但Mount Strom lo支架模型系数间大多不相关,其稳定性明显优于球谐函数模型。     

Robust estimation and optimal selection of polynomial parameters for the interpolation of GPS geoid heights

The polynomial interpolation of least squares and interpolation moving least squares based on control stations with known GPS (global positioning system) ellipsoidal heights and levelling orthometric heights are the most often used methods for the interpolation of the geoid heights. But in their applications there occur two problems: one lies in selecting the suitable polynomial parameters; the other in reducing the influences of some possibly abnormal data points. To solve both of the problems, without emphasizing a sound theoretical basis, a heuristic solution with the help of robust estimation technique and optimization criteria for the regression equation is presented. Through two actual numerical examples it is shown that the new solution concept is efficient and can be realized easily on computers. Received: 23 May 1996 / Accepted: 27 March 1997     

抗差拟合推估在基坑支护结构变形监测中的应用

本文提出了利用二次曲面函数和多面函数法构建基坑监测面变形模型的方法，并将稳健估计应用于监测数据处理中。通过实例分析，指出了二次曲面函数法适合无支撑的苦坑监测面位移模型拟合，多面函数法适合有支撑的基坑监测面位移模型拟合。最后，对如何确定多面函数法的中心点个数作了讨论．得出了有益的结论。     

基于EIV模型的稳健估计

EIV（error-in-variables）模型同时考虑观测向量和系数矩阵的误差,自提出以来便得到广泛应用。目前针对EIV模型的整体最小二乘解法（TLS）假设观测值仅含有偶然误差,当观测值存在粗差时其解并不是最优的。文中通过选定合适的权函数,结合加权整体最小二乘迭代算法,导出基于EIV模型的稳健整体最小二乘迭代解法（RTLS）。线性拟合实验表明,文中方法能对粗差进行定位,且估计量受粗差影响较小,具有稳健性。     

天文方位角测量中的主要系统误差分析及处理

卫星及航天器发射、陀螺标枝等领域均离不开天文方位角,天文方位角的测量准确性直接影响着上述工作的完成质量.本文研究了影响天文方位角测量准确性的几种主要系统误差源,定量分析了各误差对测量结果的影响大小,并给出了处理措施,对提高天文方位角的测量准确性及作业效率、避免系统偏差的产生具有重要意义.     

一种Kalman滤波系统误差及其协方差矩阵的半参数估计方法

提出用半参数估计理论来解决系统误差对Kalman滤波解的影响问题。即用半参数模型中的非参数分量表达观测模型和动力学模型中未知的系统误差,在移动的窗口内,基于观测残差和状态向量预测残差拟合模型系统误差,进而修正相应的观测向量和状态预测向量的协方差矩阵,以消除系统误差对滤波的影响。同时这种方法还有明显的优点,就是在滤波过程中不需要对系统误差做任何假设。文中推导了基于正则核估计来解算导航系统半参数模型的相应公式,并根据一个模拟的算例,证明了算法的有效性。     

抗差岭型组合主成分估计及误差影响

本文从有偏估计类中的岭型组合主成分估计出发 ,结合抗差估计理论 ,利用抗差M估计模型 ,提出了一种新的抗差有偏估计法———抗差岭型组合主成分估计。推导了平差参数的抗差岭型组合主成分估计解 ,以及平差参数的验后精度和误差影响函数。计算结果表明 ,抗差岭型组合主成分估计不但能克服法方程系数阵病态性的影响 ,而且能有效地抵制观测值中精差的异常干扰 ,使参数的解更为准确可靠     

利用SLR检核GPS35卫星广播星历精度

论述了利用SLR检核GPS卫星广播星历精度的基本方法。采用2005年9月1日至11月30日3个月的SLR观测数据对GPS35号卫星广播星历的精度进行了检核,检核结果表明,观测时段内,由广播星历误差所引起的用户等效距离误差约为35cm。由此我们可以得出结论,在观测时段内GPS35号卫星广播星历的精度能够保障导航和实时定位工作的要求。