Estimation of peak relative velocity and peak absolute acceleration of linear SDOF systems

In the seismic analysis and design of structures, the true velocity and absolute acceleration are usually approximated by their corresponding pseudo-values. This approach is simple and works well for structures with small damping (say, less than 15%). When the damping of a structure is enhanced for the purpose of response reduction, it may result in large analysis and design errors. Based on theory of random vibration and the established mechanism of seismic response spectra analysis, a method is developed (1) to predict the relative velocity spectra with any damping ratio level directly from the 5% standard pseudo-acceleration spectrum; and (2) to estimate the peak absolute acceleration. The accuracy of both is validated by using two selected ensembles of ground motion records.     

一种两步抗差估计的设计及其解算

抗差估计的关键是选择适当的权函数和合理的调制因子,针对这两个重要问题,在研究当前调制因子取值方法的基础之上,提出了可动性调制因子这一新概念,并基于可动性调制因子、IGG方案权函数,设计了两步抗差估计。两步抗差估计解决了抗差估计中传统的调制因子、方差因子、初值三者取值时存在的一系列问题,尤其当三者取值不能协调配制时出现的秩亏问题,从而使抗差估计方法更具有实际意义和广泛意义。     

几种非线性滤波算法的性能比较与分析

在非线性状态估计中,传统的扩展卡尔曼滤波通过线性化来实现高斯近似,由于截断误差的存在很难保证估计精度;而基本粒子滤波容易出现粒子退化,导致滤波发散。针对粒子滤波的两个基本假设：蒙特卡罗假设和重要采样假设,采用蒙特卡罗随机链的方法来提高粒子的多样性,并利用无味卡尔曼滤波来产生更高精度的替代分布,发展了无味粒子滤波。通过仿真实验证明,相比较扩展卡尔曼滤波和基本粒子滤波,改进后的无味粒子滤波算法性能更优越,对含有非线性非高斯的状态估计问题有更好的滤波效果。     

基于共轭梯度搜索的病态问题处理方法

在最小二乘平差准则基础上,把病态平差问题转化为无约束的二次规划问题,并利用优化理论分析病态对平差解的影响。通过共轭梯度搜索算法在可行域中寻找最优步长因子,自动寻找最速下降方向,并给出迭代初值的设置方法。分析近似计算中病态问题与局部最优解的关系,讨论局部最优解的快速迭代方法,并通过实例验证算法的有效性,计算迭代的速度。由于整个过程没有对法方程系数矩阵进行求逆计算,该算法可用于处理大规模系数矩阵高病态的平差问题。     

基于全球分布的地震观测数据估计0S0模态的特征频率及品质因子

选取2011-03-11日本MW9.3地震后全球地震台站记录的约220 h波形数据,基于一定的判断准则,筛选出质量较高的448个垂向观测数据,采用频域AR方法对0S0模态的特征频率和品质因子进行估值,并以信噪比为权重进行加权平均,得到特征频率f=0.814 658 4±5.3×10-7,品质因子Q=5 586±12。该结果与已有研究成果相比精度更高,有助于约束现有地球介质密度和衰减模型,使其更接近真实地球。     

基于散射计风场数据的台风强度诊断方法——以海洋二号卫星数据为例

本文提出了一种基于散射计风场数据的台风定强方法。该方法定义了台风所在海区的一个圆形区域上的风速平均值来对台风进行定强,并使用海洋二号卫星散射计历史数据对该方法进行了验证。验证结果表明,该台风定强方法可以克服散射计反演台风风速过低的问题。与台风强度监测的历史记录比较的结果显示,在台风强度低于"强台风"这一强度等级时,该方法能够有效估算台风强度。     

海底爆破振动强度衰减规律及中华白海豚保护措施研究

为确保海底爆破施工所诱发的振动不对中华白海豚造成危害,基于量纲分析法对萨道夫斯基经验公式进行修正,建立适用于预测海底爆破质点峰值振动速度的相似准数方程。在此基础上根据现场试验数据进行非线性回归运算,得到相关参数并分析了海底爆破振动强度衰减规律。分析表明:海底爆破质点峰值振速主要由单段装药量、监测点距爆心水平距离、覆盖层厚度及海水深度等因素决定。将参数值分别代入萨氏公式及新建公式计算预测值并进行误差估计,其平均误差分别为20.3%和10.0%,新建公式提高了对质点振速预测的准确性。利用新建公式及超压内安全振速估算保护中华白海豚的安全距离并提出相应的保护措施,为同类工程施工提供理论参考依据。     

基于椭球不确定性的平差模型与算法

测量平差模型中的参数通常存在一些不确定的附加信息或先验信息,充分利用它们可以对部分参数进行约束,从而保证参数解的唯一性和稳定性。本文利用椭球集合描述不确定性,建立了一个新的带有椭球不确定性的平差模型。以两个椭球交集的外接椭球的特征矩阵的迹最小平差准则,分析了不确定度的传播规律,给出了带有椭球不确定性的平差方法。最后,通过算例验证了算法的有效性,说明了平差解与带权混合估计的关系。     

新息向量的抗差Kalman滤波方法及其在UWB室内导航中的应用

针对超宽带（ultra wideband,UWB）室内导航中非视距（non line of sight,NLOS）测距误差会大幅降低导航精度以及系统噪声的不确定性导致滤波精度不高的问题,提出了一种基于新息向量的抗差Kalman滤波方法。该方法在UWB室内导航线性化模型的基础上,利用单个新息值构造抗差因子矩阵,从而消除非视距测距误差的影响,同时对系统噪声协方差矩阵进行实时估计和修正。实验结果表明,该方法不但能有效地消除非视距测距误差对导航解算的影响,而且能进一步提高导航解算的精度和稳定性。     

非线性参数估计的自适应松弛正则化算法

非线性方程参数估计存在的弊端在于非线性观测方程存在不适定问题时,以线性化平差估计和高斯牛顿为代表的经典数值算法会产生较强的不稳定特征。因此,针对传统非线性最小二乘求解不稳定且可靠性低的特点,基于稳定泛函极小准则最优化思想,提出了一种自适应松弛正则化数值算法。该算法采用正则化参数几何递增计算方法和残差最小步长准则,实现了正则参数和迭代步长计算的完全自适应,提高了非线性迭代收敛效率。以病态仿真数据和水下实测数据为例,验证了该方法的数值收敛解优于线性平差估计解,收敛效率优于迭代Tikhonov正则化方法。