动力学模型自适应滤波算法研究

在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）动态测量中,常采用Kalman滤波进行导航解算。但是,载体运动的不规则性经常会导致动力学模型偏差增大,从而出现定位精度下降的问题。针对此,在实时估计协同转弯模型（coordinated turn,CT）转弯率的基础上提出了两种减弱动力学模型偏差影响的自适应滤波算法。一种是实时估计转弯率的CT模型与改进的椭球约束方程相结合的滤波算法;另一种是通过对载体运动规律的分析,推导了实时估计转弯率的三维转弯模型,提出了一种三维转弯模型与新息向量构造的自适应因子相结合的自适应滤波算法。实验结果表明,这两种算法在不同的机动情况下都能较好地控制动力学模型误差的影响,其精度明显优于标准Kalman滤波和CT模型与常速度模型相结合的滤波算法。尤其是第二种算法,不仅通过自适应估计提高了动力学模型的精确性,还通过自适应因子进一步控制了动力学模型扰动的影响,显著提高了动态导航解的精度和可靠性。     

基于特征尺度分布与对极几何约束的高清影像快速密集匹配方法

本文重点阐述了基于机器视觉的智能摄影测量的效率基础问题之三：高清影像快速智能匹配处理。图像特征匹配是影响数字摄影测量坐标空间计算效率的基础数据处理过程。为了解决高分辨率数据匹配校验计算成本更高及相似特征干扰等影像产品生成效率负面影响问题,本文通过研究影像尺度不变特征的数学本质,结合多视图相机几何模型,推导并验证了图像特征点的降采样尺度分布规律。根据图像空间几何关系在降采样尺度上的匹配映射关系,缩减图像匹配过程中的计算量并筛选有效待匹配点集,将特征点数量10⁵量级的快速全局特征距离初匹配时长限制在亚秒级。在此基础上结合特征尺度分布信息改进的对极几何约束,改进特征匹配算法,辅助缩小匹配搜索范围,通过特征索引与分区并行处理,实现高清影像同名特征的高精度快速密集匹配,提升特征点基数、匹配特征点对数量与正确率。本文使用intel i7-4720HQ与NVIDIA GTX970M进行试验,基于尺度分布特性的特征匹配方法,以亚秒级的计算时间,获取符合多约束条件的10³量级的匹配点对,为数字影像的快速高精度处理提供了一种新思路,在充分满足数字摄影测量的精度的基础上可提高其产品生成效率。     

结合离散化描述与同名点约束的线特征匹配

由于受到多重因素的影响,影像中提取的线特征经常出现断裂、变形、遮挡等问题。为克服上述问题对线特征匹配的影响,本文提出一种结合离散化描述与同名点约束的航空影像线特征匹配算法。算法首先利用单应性约束结合核线约束精简候选线特征数量;然后采用“以点代线”的方式,通过统计线上同名点的分布情况确定线特征初匹配结果;最后根据线特征与其邻域内同名点间的距离关系对匹配结果进行核验,以保证匹配的可靠性。选取AMC580相机系统所获得的航空影像进行线特征匹配试验,结果表明,本文算法匹配正确率高,匹配速度相对较快,并可实现曲线匹配及断裂线特征的多对多匹配。与已有匹配算法进行比较,本文算法在影像间存在有尺度、亮度、旋转变换等复杂条件下的匹配正确率均高于90%,具有较好的匹配稳定性。     

宽巷组合及轨迹约束下的列车在轨动态单历元定位算法

动态单历元定位的一个关键问题是模糊度的正确解算。通过增加约束条件,可提高单历元解算模糊度的可靠性。当接收机沿线路中线运动时,首先根据接收机的伪距差分位置,计算出其大致里程,进而根据该里程处的线路设计数据构造轨迹约束条件。由于宽巷组合波长较长,其模糊度比较容易确定,通过附加轨迹约束条件的阻尼LAMBDA方法首先固定宽巷模糊度。在宽巷模糊度固定后,再次附加轨迹约束来确定L1、L2模糊度,实验结果表明该算法可获得很高的解算成功率。     

CGCS2000框架下区域CORS站数据联合处理

目前CGCS2000框架下区域CORS站联测数据处理中,由于已知点(GPS A、B级点)精度空间分布不均匀,且存在地壳运动的影响,导致了区域CORS联测网平差中先验信息存在的不确定性,影响了CGCS2000基准由A、B级点至CORS站的传递。研究了基于坐标模式的卡尔曼滤波模型中引入大地基准的约束方法,设计3种引入基准的策略,并利用我国某省级CORS联测数据比较分析了不同策略的优劣,提出了保证网形畸变最小且兼顾已知点坐标衔接的基准引入策略。     

结合线对几何特征及单线描述符约束的直线匹配算法

针对单直线几何属性的弱稳定性及“非一对一”匹配结果难以检核问题,提出一种结合线对几何特征及单线描述符约束的直线匹配算法。所提算法将邻域内满足一定几何条件约束的两直线构建线对,作为一个整体进行匹配。匹配过程中首先利用线对中两直线交点的核线约束匹配候选范围,然后逐一采用线对内角度、线段间距离比、线对邻域辐射信息三种属性特征对匹配候选进行筛选,最后根据三角形区域灰度相似性确定最终匹配对。检核过程中首先根据直线与核线夹角及直线斜率建立同名线对中单直线的对应关系,然后每组同名线对分裂得到两组同名直线,在此基础上对应地建立两直线梯度描述符并计算两直线描述符间的相似性,最后结合共线几何和描述符相似性对匹配结果进行检核,剔除错误匹配,并对结果中的共线直线进行合并,得到一对一的同名直线。选取典型纹理特征的航空影像和不同变换类型的近景影像进行参数分析及直线匹配实验,实验结果表明,所提算法匹配正确率较高,在纹理相似、视角变化、旋转变化、尺度变化、光照变化的复杂场景下匹配正确率均高于95%,具有较好的鲁棒性,且可有效解决因直线断裂等原因造成的复杂匹配关系难以检核问题。     

附有直线约束条件的卡尔曼滤波周跳探测方法

针对卡尔曼滤波用于动态周跳探测精度不高问题,本文通过将直线轨迹约束条件加入标准卡尔曼滤波方程中,从而对卡尔曼滤波方程中的预报值进行修正,来提高动态周跳探测精度。实验结果表明,加入约束后的卡尔曼滤波对于动态周跳的探测精度有相应的提高;约束卡尔曼滤波弥补了标准卡尔曼滤波不能探测连续周跳的缺陷,并且加入约束条件后的卡尔曼滤波收敛速度更快,对动态周跳探测效果有明显提高。     

重磁数据的重加权正则化共轭梯度法约束反演

重磁异常的物性线性反演多是欠定问题求解,求解不仅具有明显的不稳定性,还会导致其垂向分辨率大大降低,反演的"趋肤效应"明显.针对重力数据反演中的这一问题,引入重加权正则化共轭梯度法的约束反演,即在目标函数中加入正则化方程加以约束,以深度加权函数对核矩阵进行补偿,在反演过程中实现了正则化因子的自适应选择.引入了PRP公式,...     

基于井控地质约束的陵水宝岛凹陷各向异性参数反演与分析

琼东南盆地深水区地质条件复杂,不仅地层速度的横、纵向快速变化,而且地震反射的波场复杂,常规地震速度反演和偏移归位难以满足复杂构造成像的要求,因此造成中深层地震资料信噪比低和偏移归位不准等问题.为解决上述偏移成像问题,不仅需要发展适应速度建模技术,还要充分利用井的信息提高各项异性参数反演的准确性,统计分析其各向异性规律,...     

基于局部峰值约束的快速正交匹配追踪地震数据分解方法

地震信号稀疏分解在地震数据处理中起着重要作用,可以获取地震资料中蕴含的各种有用信息.正交匹配追踪算法能够较好地实现地震数据自适应分解与重构.正交匹配追踪的目标是选取与信号最匹配的子波,然而在通过内积实现时往往只着重全局尺度上的相似性,并不能保证子波与信号具有相同的位置及振幅.这里采用局部峰值约束的方法来解决这一问题,构...