单目视觉下基于对偶四元数的运动目标位姿确定

利用对偶四元数研究运动载体和目标之间相对运动的单目算法大多是仿真验证,缺乏实验验证。针对这些不足,在James方法的基础上,扩展了状态量,推导了相应的系统模型和观测模型,组成新的滤波方程。匀速旋转的转台实验验证了改进算法的优越性。     

基于单位四元数矩阵实表示的坐标转换算法研究

四元数法可用于大角度的空间三维坐标转换,但其理论较复杂,计算及证明不便。借助四元数的矩阵实表示,可以将四元数域上的运算转化为实数域上向量和矩阵的运算。针对大角度空间三维坐标转换问题,构造了四元数优化函数,然后基于单位四元数矩阵实表示的方式将四元数问题的求解转换成矩阵问题的求解,并给出了利用单位四元数进行空间三维坐标转换两种算法的详细证明。经过算例分析表明,两种算法解算结果和奇异值分解算法一致,验证了算法的正确性和有效性,且两种算法只需进行矩阵的特征值分解,无须线性化,计算简便,便于编程,适用于大角度坐标转换问题的求解。     

基于Pope-Hinsken算法的空间后方交会

分析了Pope-Hinsken(P-H)算法的基本原理,将其应用于大角度影像的空间后方交会,给出了误差方程和计算方案,并通过对比实验加以验证。结果表明:1)在空间后方交会中采用单位四元数构造旋转矩阵可显著降低算法的初值敏感性;2)与同类方案相比,该方案具有误差方程更简洁、收敛性更强的特点;3)该方案的解算精度与现有方案一致,稳定可靠。     

基于Pope-Hinsken算法的空间后方交会

分析了Pope-Hinsken(P-H)算法的基本原理,将其应用于大角度影像的空间后方交会,给出了误差方程和计算方案,并通过对比实验加以验证。结果表明:1)在空间后方交会中采用单位四元数构造旋转矩阵可显著降低算法的初值敏感性;2)与同类方案相比,该方案具有误差方程更简洁、收敛性更强的特点;3)该方案的解算精度与现有方案一致,稳定可靠。     

组合双星敏感器定姿算法

本文简要介绍了利用星敏感器确定航天测绘相机姿态的基本原理,在此基础上给出了双星敏感器组合定姿算法。通过较严密的方法模拟生成星敏感器姿态四元数,并进行了单、双星敏感器定姿模拟计算,对定姿结果进行了统计分析。分析结果表明,双星敏感器联合定姿具有较高的稳定性。     

多系统GNSS RTK的改进卡尔曼滤波算法

针对多系统GNSS RTK特点,本文引入了对整周模糊度的求解,但随着可见卫星的增加,状态向量的维数急剧增加,这导致Kalman滤波方程乘法次数增加。而协方差计算量和存储量约占整个滤波进程时间的70%。为提高运算效率,本文提出了一个稀疏状态转移矩阵的改进Kalman计算方法,主要研究协方差矩阵的求解。并在理论上利用矩阵分块和对称化将乘法次数降低至通常算法的10%以下。此外,通过试验证明,改进方法的CPU处理器耗时同样低于通常算法的10%。此改进方法实现了高效性,对多卫星情况下求解整周模糊度有一定参考价值。     

无需初值及迭代的天文导航新算法

天文导航中经典的高度法需要给定测站的初始坐标,通过迭代计算获取测站的精确位置,且只能用于定位,而不能用于定向。从坐标转换的角度看待天文导航问题,通过引入罗德里格矩阵,提出了一种无需初值及迭代,且能够同时实现天文定位定向的导航算法。推导了新算法的所有计算公式,并给出了精度估计表达式。仿真计算结果表明,提出的方法不仅计算简便,而且实现了位置和航向的同时解算。与传统的高度法相比,新算法的定位精度提高了20%~40%。     

基于单位四元数的绝对定向直接解法

摄影测量学中传统的绝对定向一般是迭代算法,需要比较准确的迭代初值.在简要介绍四元数的基础上,通过严格的理论推导得到了一套无需迭代、直接求解绝对定向参数的算法.算法的主要原理是用单位四元数描述坐标旋转变换关系,并将绝对定向问题转变为一个最优化问题进行求解.最后通过模拟数据进行仿真计算试验,验证了算法的正确性和可靠性.     

基于单位四元数的绝对定向直接解法

摄影测量学中传统的绝对定向一般是迭代算法,需要比较准确的迭代初值。在简要介绍四元数的基础上,通过严格的理论推导得到了一套无需迭代、直接求解绝对定向参数的算法。算法的主要原理是用单位四元数描述坐标旋转变换关系,并将绝对定向问题转变为一个最优化问题进行求解。最后通过模拟数据进行仿真计算试验,验证了算法的正确性和可靠性。     

基于单位四元数的绝对定向直接解法

绝对定向在立体摄影测量中具有很重要的作用。利用3维转动的单位四元数表达形式,经过严密的数学推导,得到基于单位四元数的绝对定向直接解法。实验结果表明,该直接解法与传统的迭代解法相比,具有求解精度高、计算时间短的特点,具有一定的实际应用价值。     

基于方差递推法的Kalman滤波在钟差预报中的应用

卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报对于导航、定位及授时具有重要的作用。为了提高卫星钟差预报的精度,设计了一种两步确定卫星钟噪声协方差矩阵的Kalman滤波钟差预报模型。该方法首先基于Hadamard总方差确定卫星钟噪声协方差矩阵的初值,然后,使用方差递推法得到滤波过程中卫星钟的噪声协方差矩阵。使用GPS系统的星载铷钟数据进行短期预报,并与常用的二次多项式模型、灰色模型进行对比,结果表明:本文中提出的方法可以实现高精度的卫星钟差预报且预报效果优于两种常用模型,同时,该方法能够在一定程度上弥补预报误差随预报时间增加而不断变大的不足。     

基于单位四元数的空间后方交会解算

介绍四元数的概念及运算性质,提出基于单位四元数的空间后方交会解算方法并给出计算公式。该方法利用单位四元数表示旋转,根据最小二乘原理,通过矩阵运算先求出单位四元数解析解,再获取旋转矩阵,得到角元素值;最后求出撮站点的坐标。此法不需提供外方位元素初始值,并且推导过程中不涉及共线条件方程的线性化。通过算例证明方法的正确性与可靠性。     

开放式空间基础信息平台的发展特征与技术内涵

基于测绘和地理信息产业发展背景,针对日益增长的数据融合、实时共享、深度处理和个性化的需求,对数字城市中测绘服务特征进行分析,重点介绍符合云计算模型的开放式计算环境、多路径数据更新、多源数据一体化集成、全尺度城市编码、自适应空间数据处理和动态在线制图等理论、方法与关键技术。在此基础上,研制开发了开放式空间基础信息平台,并成功应用于数字深圳的建设中。     

基于移动开窗法协方差估计和方差分量估计的自适应滤波

基于移动窗口协方差估计和方差分量估计,提出了一种新的自适应Kalman滤波技术。计算结果证实,该方法能有效地控制观测异常和载体状态扰动异常对动态系统参数估值的影响。     

高精度GPS差分载波相位多普勒/INS新型全组合解算机载TLS外方位元素

在提出单历元解算GPS模糊度技术的基础上,使用INS间接法误差模型,提出了一种GPS双差载波相位多普勒/INS全组合Kalman滤波的新方法,高精度直接解算机载TLS中的外方位元素。仿真数据试验表明,其姿态精度高于10",位置精度高于10cm。     

顾及地形因素的卡尔曼滤波相位解缠算法

相位解缠是InSAR进行数字高程模型提取和地表形变测量的关键步骤.提出一种顾及地形因素的卡尔曼滤波相位解缠算法.该算法通过在卡尔曼滤波的状态空间模型中引入与地形因素相关的输入控制变量来实现.由于干涉条纹直接反映地形的变化起伏,局部条纹频率与局部地形坡度密切相关,考虑采用局部条纹频率估计作为输入控制变量.在局部频率估计中...     

基于卡尔曼滤波的离散灰度模型在基坑沉降数据的研究

为了提高深基坑开挖过程中实时沉降监测预测的可靠性与准确性,保障基坑施工和周边环境安全,针对深基坑开挖过程中周围底层移动、施工、环境因素及实际观测过程中原始数据存在较多噪声对原始沉降数据产生一定影响等诸多问题。本文考虑使用卡尔曼滤波理论对沉降数据进行去噪预处理,并建立离散灰度模型,通过该模型对沉降数据进行分析及预测。通过实验数据分析处理,验证模型预测精度有了一定的提高,且具有一定的参考价值。     

基于UKF滤波的近地卫星自主组合导航方法研究

安全可靠的自主导航系统可提高卫星的在轨生存能力。文章研究了利用紫外敏感器测量得到的地心方向信息和星敏感器、红外地平仪获得的星光角距信息进行卫星轨道确定的自主组合导航方法。针对导航系统非线性的特点,采用Unscented卡尔曼滤波(UKF)设计了相关的信息融合方案,并通过数学仿真对其有效性进行了分析和验证。仿真结果表明,该算法可进一步提高导航系统的精度和可靠性。     

基于卡尔曼滤波的光学遥感影像高精度复原处理

光学卫星成像系统调制传递函数(MTF)的准确量测是高质量影像复原的基础。传统的MTF测量方法忽略了卫星平台振动、影像噪声等因素的干扰,导致测量结果与真实值存在较大偏差,不利于影像质量的提升。本文在分析现有MTF测量方法的基础上,提出了基于卡尔曼滤波的高精度MTF测量方法,该方法利用卡尔曼滤波对实测的线扩展函数(LSF)进行迭代处理,获取无干扰的LSF,为影像复原质量的提高奠定基础。本文利用国产高分辨率卫星成像数据进行实验,采用边缘能量、对比度、奈奎斯特频率值作为复原前后影像质量评价的依据,实验结果表明,采用本文方法获取的MTF进行复原的影像无论是在边缘保持还是噪声抑制方面都优于传统方法。     

对偶四元数用于航天线阵遥感影像光束法平差解算

利用对偶四元数可以同时描述位置与姿态的特性,在简化四元数球面线性插值算法的基础上,建立了基于对偶四元数的航天线阵遥感影像的外方位元素模型,且利用该模型设计并实现了光束法平差解算方法。该方法可使用具有约束条件的参数平差法进行迭代求解。利用两个地区的SPOT-5 HRS立体影像进行了对比试验分析,结果表明,提出的基于对偶四元数的光束法平差算法正确可靠,相比于基于欧拉角的平差算法和基于单位四元数的平差算法,有更高的平差计算精度。