基于热层电离层耦合数据同化的热层参量估计

本文采用高效集合卡尔曼滤波(EnKF)算法和背景场热层电离层理论模式NCAR-TIEGCM,开发了热层电离层数据同化系统.基于全球空地基GNSS电离层斜TEC观测、CHAMP和TIMED/GUVI热层参量观测构型设计了系列观测系统模拟实验,对热层参量进行估计.实验结果表明,(1)通过集合卡尔曼滤波算法同化电离层TEC观测能够较好地优化热层参量.(2)中性质量密度优化效果在整个同化阶段均有提升,提升百分比能达到40%.(3)积分氧氮比在同化阶段也能得到较好的优化,但在电子密度水平梯度变化剧烈区域效果较差.最后本文对中性质量密度进行了预报评估,结果表明,由于中性成分优化,在地磁平静条件下其预报时间尺度可长达24h.     

自适应卡尔曼滤波在航空重力异常解算的应用研究

依据航空重力测量基本原理,构建了航空重力异常解算的卡尔曼滤波模型,将新息自适应卡尔曼滤波器(IAE,Innovation based Adaptive Estimation)应用于量测噪声未知的航空重力异常解算.针对IAE滤波器滑动窗口宽度难以准确确定的问题,通过对多个不同滑动窗口新息协方差估计的加权平均,获得改进的IAE滤波器,该IAE滤波器不仅具有量测噪声自适应估计能力,还能实现滑动采样窗口的优化选取.试验结果表明,IAE滤波器可以降低因量测噪声统计信息不明引起的解算误差,改进IAE解算的重力异常误差约为1mGal.     

卡尔曼滤波算法在长白山天池火山水准测量中的应用

基于长白山天池火山多期一等水准监测数据资料,对其利用卡尔曼滤波算法进行动态平差,获得天池火山地表垂直形变的变化速度与年变化速率(加速度),结果表明天池火山锥体北侧垂直形变准确地反映了2002年的火山扰动事件,而且水准点位置与其相应的垂直形变量完全符合Mogi的火山膨胀模型。西侧水准测量平差结果反映了火山区背景形变与东北地壳的垂直运动相一致。充分说明这种平差方法完全适合火山区无起算点的多期复测水准网的动态平差计算。     

MIMU信号下的变形预测

为了能够对自然界中的变形进行有效预测,提出了一种惯性测量参数的多维时间序列分段模式的变形预测方法。首先采集MIMU测量单元信号,建立MIMU时间序列的AR模型,采用Kalman滤波进行信号处理;然后把处理过的数据分为不同数据段,设第一段数据为基准段,把后采集的数据段与第一段数据进行相似度量,计算相似度,预测变化规律;最后采集不同车辆通过大桥时的MIMU信号,处理数据结果能够反映大桥变化规律,说明变形预测方法是有效的。     

相邻历元误差相关的抗差卡尔曼滤波算法分析

根据卡尔曼滤波理论以及抗差理论,本文推导出了相邻历元误差相关的抗差卡尔曼滤波模型,其对观测值中含有粗差有良好的抗差性。通过对含有粗差的变形监测数据分析,与相邻历元误差相关的卡尔曼滤波模型进行比较,采用本文构造的抗差卡尔曼滤波模型处理数据,无论是否有粗差存在观测值里,变形计算结果与实际结果大体一致,粗差对计算结果的影响不敏感。在对变形监测数据分析时,可得出卡尔曼滤波方法估计的状态向量,没有寄存大量的以往观测数据,而是使用最近的观测数据,经过不断的预测和改正,把新的状态展示在系统中。     

0～3小时短时定量降水预报算法研究

利用广东省3 km高度CAPPI雷达反射率因子拼图资料,对2012年6月22日一次降水个例进行0～3 h短时定量降水预报算法研究,以期通过改进算法来提高降水短时预报的准确率。在利用交叉相关算法获取回波移动矢量场后,使用五点平滑及卡尔曼滤波的方法对其进行处理,利用处理后的矢量场对雷达回波进行3 h外推,再进行0～3 h降水量预报。研究结果表明,经过滤波处理后可得到时空连续性更好的回波移动矢量场,滤波后回波外推预报效果明显改善,其临界成功指数（CSI）有所提高,空报率（FAR）显著降低,提高了降水预报准确率。      

北江流域清城洪水水位短期预报方法

对北江流域面雨量分布特征与洪水组合特性进行了研究,用非线性曲线的数据拟合和卡尔曼滤波方法,建立了面雨量与洪水水位预报系统,为北江防汛部门提供准确的降水和河流水位预报。     

利用重力异常匹配技术实现潜艇导航

潜艇的惯性导航误差是随时间积累的,利用重力异常数据进行辅助导航可以对惯性导航的漂移误差进行校正.首先利用2′×2′重力异常数据库作为基础信息,结合Kalman滤波算法对某区域进行了模拟计算,模拟过程采用了增益系数和信息更新序列的新方法进行Kalman 滤波的处理,结果表明在重力异常变化幅度较大的地区,重力异常可以进行潜艇的辅助导航.     

卡尔曼滤波在滑坡监测中的应用

针对滑波变形的特点,将滑坡体上的监测点视为一运动点场,提出一种以运动方程为核心、以卡尔曼滤波技术为工具的变形观测数据处理方法,使滑坡的预报成为可能.     

抗差卡尔曼滤波及其在动态水准网平差中的应用

介绍了标准卡尔曼滤波方程,总结了稳健M估计的基本方法,并根据等价权原理导出卡尔曼滤波的抗差估计方程,方程的形式与卡尔曼滤波方程相似,给出了卡尔曼滤波稳健估计的计算步骤.最后,以动态水准监测为例进行了模拟计算,证明了该方法的有效性.