INS/GPS组合导航中的病态问题及其处理方法

在地球表面附近的组合导航中,一般以经、纬度表示水平位置,单位为弧度(rad),以高程表示竖直位置,单位为米(m)。1m的定位误差仅相当于约10-7rad,从而造成定位协方差矩阵的条件数达1013量级。Kalman滤波中要对协方差矩阵求逆,过高的条件数将引起严重的病态问题,从而造成很大的数值误差,影响滤波精度,甚至造成滤波发散。提出一种直接的解决方法,即构建一种避免病态问题的组合导航滤波模型。具体过程为:引入一种尺度因子(即平均地球半径)对组合导航系统的状态量、观测量、状态方程以及观测方程进行线性变换,从而对经、纬度误差进行适当的尺度化,明显降低协方差矩阵的条件数,有效避免了滤波过程中病态问题的出现。新方法在不明显增加计算量的前提下有效解决了病态问题,并保证了Kalman滤波的最优性质。数值仿真验证了该方法的有效性。     

震后早期阶段余震预测研究进展

震后早期快速、准确的余震预测对震后灾害风险应对和采取有效的处置措施十分重要.震后早期阶段地震目录不完整性是影响现有余震预测方法快速、准确预测的关键因素.近年来,随着技术和模型的发展,使得震后早期数据缺失阶段的余震预测成为可能.本文针对震后早期数据缺失阶段难以开展有效的余震预测问题,分别从提升余震检测率角度阐述了匹配滤波技术和深度学习技术,从统计地震学的余震补齐角度阐述了双尺度变换技术,从最大限度利用余震信息实时预测角度阐述了Omi模型和Lippiello模型等研究进展,分析了各类方法的优劣势,并提出了综合解决震后早期数据缺失阶段余震预测“瓶颈期”问题的技术路线,为从事地震检测、余震预测以及震后趋势研判等相关工作的科研人员提供科学参考.     

一种高Q值单频水声信号放大提取电路的设计

针对水声信号所处环境复杂、背景噪声源多的特点,提出了一种基于JFET的超低噪音放大电路,该电路选用两片低噪音的场效应管2SK170作为第一级放大器件,经过CR高通滤波连接到同相放大电路,整体电路增益可达70dB;为进一步提升接收信号信噪比,结合双T滤波器特点优化设计出一种高Q值选频电路;通过Multisim14仿真表明,设计的电路在1 Hz处的电压噪声密度仅为2.4 nV/Hz^0.5,滤波器Q值可达25.6,结合实际电路测试结果表明,设计的电路能够满足水声测量要求。     

一种基于OpenMP的高效GPS卫星钟差实时估计方法

提出基于单观测值的Kalman滤波快速计算方法,并引入共享存储并行编程（OpenMP）技术实现协方差快速更新,从而实现非差GPS卫星钟差的快速实时计算。均匀选取55个IGS参考站,计算2017-03-20~03-30采样率为60 s的卫星钟差。与IGS事后30 s钟差相比,两者具有很好的一致性,RMS互差优于0.5 ns。选取未参与钟差解算的10个IGS参考站进行精密单点定位,结果表明,实时静态PPP水平方向精度优于2 cm,高程方向精度为2~4 cm;实时动态PPP水平方向精度为2～4 cm,高程方向精度为4～6 cm,能够满足实时PPP的精度要求。该方法在主频1.2 GHz服务器上8线程并行模式下单历元耗时4 s,相比串行模式效率提升1/3。     

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间,针对此,提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7 d的实测数据,利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定,并以3 d解事后轨道作为参考,评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明,利用广播星历作起算轨道时,北斗实时滤波轨道平均需要经过15 h收敛才能达到稳定,而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳,未出现明显的收敛现象,并且7 d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5 m、20 cm和30 cm,IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30 cm、15 cm和10 cm。
     

捷联式航空重力扰动矢量解算及误差补偿

介绍捷联式航空重力矢量测量的基本原理,利用波数相关滤波（WCF）、比力线性校正的方法对重力扰动的水平和垂向分量进行误差补偿,评定内符合精度。对国产捷联式航空重力矢量仪的某次试验数据进行处理,以验证和评估航空重力矢量仪的性能。结果表明,在半波长分辨率为7.5 km时,6条重复测线的重力扰动水平分量经波数相关滤波处理后,东、北向分量的平均内符合精度分别从9.77 mGal、9.18 mGal提高到5.95 mGal、3.83 mGal;对比力的垂向分量线性校正后,将解算的重力扰动垂向分量再用WCF方法处理,其平均内符合精度从1.27 mGal提高到0.59 mGal。     

动态周跳处理方法研究

通过对基于滤波进行周跳处理的 DIA(detection、identification and adaptation)方法、两步 Kalman 滤波法以及连续周跳检验法的分析,提出了接收机高动态情况下也适用的,改进的动态周跳处理方法。 通过选取“当前冶统计模型作为滤波的状态模型,联合利用载波相位和多普勒观测值进行周跳辨识,同时对周跳偏差进行即时估计和改正。 利用机载测量数据模拟不同周跳发生的情况进行计算分析表明,即使在载体运动情况变化较大的情况下, 本文所提出的算法也能够较好的抵御机动误差的影响,对于多周跳和连续周跳的问题都能够快速准确的处理。     

高原地区GPS工程控制网投影变形处理方法的探讨

为解决高原地区GPS控制网投影变形的问题,本文结合实际项目对高原地区边长归算理论进行了阐述,并合理的选择了投影方法及高程投影面,极大地节省了测绘成本,在满足精度的前提下较好地完成了项目.     

层式滤波隔震垫

根据震相图展示的地震波运动规律,利用滚动摩擦阻力只相当滑动摩擦阻力1／40～1／60的力学效应,将轴承钢球呈层状重叠组合成隔震垫,可获得重复滤波效果,能高效降低地震对房屋建筑的作用力,达到提高地震安全度,降低建筑成本、节约建筑资源的目的。     

基于振幅梯度凌乱性检测算法的页岩气裂缝预测在长宁地区的应用

裂缝预测在页岩气开发中具有重要意义,其中大尺度裂缝对钻井工程有重要影响,中尺度裂缝提供了页岩气储集空间和渗透率,小尺度裂缝控制了储层的含气性,并对压裂效果有显著影响.高精度裂缝预测既是页岩气地质甜点预测主要任务,也是工程甜点研究的难点和关键.本文以地层倾角、方位角和边缘属性为约束,对地震资料沿着构造方向开展各向异性扩散滤波断层增强处理,提高断裂在地震上的可解释性,再对断层增强后的地震资料求取地震振幅梯度矢量,通过三维空间内各个方向搜索振幅梯度矢量的凌乱性,其中凌乱性最强的方向便为断裂发育位置,以此实现页岩气裂缝预测,通过对比传统的相干属性,该算法得到的裂缝预测结果具有更高的纵向连续性和横向分辨率.将该方法应用于长宁某实际页岩气工区,结合井上实钻数据和生产数据表明,该裂缝预测算法对川南页岩气的开发和生产具有较好指导意义.