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.     

Time-domain identification of dynamic properties of layered soil by using extended Kalman filter and recorded seismic data

A novel time-domain identification technique is developed for the seismic response analysis of soil-structure interaction. A two-degree-of-freedom (2DOF) model with eight lumped parameters is adopted to model the frequency-dependent behavior of soils. For layered soil, the equivalent eight parameters of the 2DOF model arc identified by the extended Kalman filter (EKF) method using recorded seismic data. The polynomial approximations for derivation of state estimators are applied in the EKF procedure. A realistic identification example is given for the layered-soil of a building site in Anchorage, Alaska in the United States. Results of the example demonstrate the feasibility and practicality of the proposed identification technique. The 2DOF soil model and the identification technique can be used for nonlinear response analysis of soil-structure interaction in the time-domain for layered of complex soil conditions. The identified parameters can be stored in a database for use in other similar soil conditions. If a universal database that covers information related to most soil conditions is developed in the future, engineers could conveniently perform time history analyses of soil-structural interaction.     

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基于回归方程GPS单频精密单点定位算法

研究了单频GPS精密单点定位的算法,包括单频精密单点定位的回归方程及卡尔曼滤波用于单频精密单点定位,探讨卡尔曼滤波的观测方程和状态方程,给出了状态转移矩阵及系统噪声矩阵.通过算例验证了在1s采样率的情况下,定位达到了分米级的精度.     

基于WMM2010地磁模型的微卫星姿态确定

概述了微卫星的特点和发展应用概况,简述了微卫星借助单个磁强计完成三轴姿态确定的原理;并以WMM2010模型为研究对象,介绍了确定卫星姿态的统计性方法;分析了几种不同截断阶数的地磁模型与地磁场真值的差异,指出对于定姿精度要求不高的中低轨道(数百千米)卫星,可将低阶模型作为磁场真值存储在卫星处理器中,有助于提高卫星定姿的实时性。     

基于累积和算法的动态变形预警模型研究

利用GPS对构筑物进行动态变形监测,获取构筑物的动态变形序列,通过卡尔曼滤波处理变形时间序列,从而削弱相关噪声的影响,提取真实的变形信号,并通过FFT处理变形信号,验证其滤波效果.在分析累积和算法的前提下,构建构筑物预警模型,分析了平均运行长度及预警阈值等相关参数的选取原则.经实测数据分析,模型能有效检测到变形发生时刻,该方法能够提高GPS进行动态变形预警的可靠性,特别是为微小变形提供一定研究指导意义.     

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基于多因子及泰勒级数的滑坡变形预测模型研究

将滑坡的变形看作时间、月降雨量、气温的函数,使用泰勒级数建立它们的函数关系,并将泰勒级数展开至二次项,建立卡尔曼滤波模型,用于滑坡变形的预测预报。实例计算表明,卡尔曼滤波模型的拟合效果和预测效果良好,可用于土质滑坡变形的短期预测预报。     

基于Gauss-Markov卡尔曼滤波的电离层数值同化现报预报系统的构建-以中国及周边地区为例的观测系统模拟试验

本文给出了一个基于Gauss-Markov卡尔曼滤波的电离层数据同化系统的初步构建和试验结果.我们选择中国及周边地区部分涉及电离层观测的台站(包括子午工程台站、中国地壳形变网和部分IGS台站)作为观测系统进行模拟试验,背景场利用IRI模式,观测值则由NeQuick模式计算得到.我们的同化结果表明,采用Kalman滤波算法,把部分斜TEC同化到背景模式当中,能够获得较好的同化结果,说明我们设计的算法可行、所选择的各种参数比较合理,采用Gauss-Markov假设进行短期预报也取得了较合理的结果.本项研究经过进一步的改进和完善,可以用来对中国地区的电离层进行现报和短期预报,一方面满足相关空间工程应用,另一方面可以提升现有观测系统的科学意义.     

基于地磁场的自主导航研究

研究了基于地磁场的自主导航,建立了以卫星轨道动力学方程为基础的系统状态方程,并详细推导了以地磁场大小和地磁场矢量为观测量时的观测方程.由于系统的非线性,传统的卡尔曼滤波无能为力,为了解决系统的非线性问题把常用来解决非线性问题的EKF引入到基于地磁场的自主导航系统中.最后用Matlab对基于地磁场的自主导航系统进行了仿真,仿真结果表明EKF有很好的收敛性和稳定性,以地磁场矢量为观测量的导航精度要远高于以地磁场大小为观测量的导航精度.