SSA+FBPF方法及其在北斗卫星钟差周期项提取中的应用

针对奇异谱分析(singular spectrum analysis,SSA)方法在重建准周期项时容易存在频率混叠的现象,傅里叶带通滤波器(fourier band pass filtering,FBPF)提取准周期项时,边界值极易受到残留的趋势项的影响而导致其不够精确,本文提出了一种SSA与FBPF相结合的方法(SSA+FBPF),即先利用SSA方法对信号进行分层选组重建,再对重建信号进行傅里叶带通滤波。仿真试验结果表明在信噪比(SNR)为0.017的情况下,SSA+FBPF方法重建周期信号精度比SSA方法提高了35%,比FBPF方法提高了26%,这说明该方法不仅抑制趋势项对边界值的影响,而且具有良好抗噪声干扰的能力。将SSA+FBPF方法用于重建北斗卫星PC06和PC07的24h周期项,发现北斗卫星钟PC06和PC07周期项幅值均存在明显变化。     

集合资料同化方法的理论框架及其在海洋资料同化的研究展望

在海洋动力系统的数值模拟中,海洋资料同化是一种能够有效融合多源海洋观测资料和数值模式的方法。它不仅可以显著地提高数值模拟的效果,构造海洋再分析资料场,还能有效减少海洋和气候预报时模式初始条件的不确定性。因此,海洋资料同化对于海洋研究和业务化应用具有非常重要的意义。资料同化方法的研究一直是大气、海洋科学的热门课题之一。其中,集合卡尔曼滤波器(EnKF)是一种有效的资料同化方法,自提出以来经过了20多年的发展和改进,已经在海洋资料同化中得到了广泛的研究和应用。近年来,随着动力模式的不断发展和计算能力的提高,粒子滤波器由于不受模型线性和误差高斯分布假设的约束,也逐渐成为了当前资料同化方法研究的热点。本文分析和总结了目前关于集合卡尔曼滤波器和粒子滤波器的一些最新理论研究结果,在贝叶斯滤波理论的框架下讨论了这两类算法的关联和区别,以及各自在资料同化实践中的优势和不足。在此基础上,我们探讨了粒子滤波器应用于海洋模式资料同化的主要困难和目前可行的一些解决方法,展望了集合资料同化方法研究的新趋势,为集合资料同化方法的进一步发展和应用提供理论基础。     

EnKF和SIR-PF在贝叶斯滤波框架下的比较和结合

贝叶斯估计理论为非线性、非高斯系统的数据同化提供了一个统一的框架。在本文中,我们利用著名的洛伦茨吸引子(Lorenz'63)模式对两种基于贝叶斯滤波理论的数据同化方法——集合卡尔曼滤波器(EnKF)和重取样粒子滤波器(SIR-PF)——进行了较为全面的比较。比较的结果揭示了两种方法的优缺点:即当集合成员数目较多时,SIR-PF的同化效果优于EnKF;反之,则EnKF的表现较好。进一步地,我们使用统计方法分析了两者表现的差异和原因。最近提出的一种集合卡尔曼粒子滤波器(EnKPF)通过使用一个可控的参数整合EnKF和SIR-PF的分析格式,可以结合两者的优点。本文在充分比较两种方法的前提下,重新阐释并改进了原有的EnKPF算法,使之适用于非线性的观测算子。通过使用相同的洛伦茨模式实验,我们揭示了EnKPF实质上提供了关于EnKF和SIR-PF的连续插值,使得后两者可以视为其特殊情况。并且,在集合成员数目有限的前提下,EnKPF可以在一定程度上避免滤波退化的发生,取得优于EnKF和SIR-PF的同化效果。     

低频时码接收机的FIR滤波器设计及其DSP实现

将FIR(有限冲击响应)数字滤波器应用于低频时码接收机中,并利用DSP(digital signal proccssor)芯片TMS320C5402实现了低频时码信号的FIR滤波。实验表明,FIR滤波可以使信号中混杂的较为严重的干扰得到很好的抑制,并且失真较小,有利于实现高性能的定时接收机。     

联邦滤波理论及其在INS／GPS／RDSS组合导航系统设计中的应用

全面系统地介绍了Calson提出的分布式联邦滤波器理论，给出了完整的信息分配与融合滤波流程及相应公式，讨论两类系统类型和四种设计的特性。首次提出INS／GPS／RDSS组合导航的设想，并对各子系统特点进行了探讨和对INS／RDSS子系统进行了建模，建议在实际开发中采用NR设计，该设计属于A类FKF系统。通过算例验证了NR模式融合结果的最佳性及优良的容错能力。     

利用联邦滤波器设计SINS／RDSS／GPS组合导航系统

介绍了Garlson提出的分布式联邦滤波理论，讨论了两类系统设计类型和四种配置模式的特征。首次提出SINS／RDSS／GPS组合导航的设想，并对各子系统特点进行了探讨和对SINS／RDSS子系统进行了建模，建议在实际开发中采用NR配置模式，该模式属于A类联邦滤波系统。通过算例验证了NR模式融合结果的近似最优性、优良的容错性和故障探测能力。     

试论数字滤波中吉布斯现象的产生与消除

吉布斯现象是数字滤波器的截断近似及频谱突跳产生的，它对滤波结果有很大影响，甚至使频率发生畸变。本文着重探讨吉布斯现象的产生原因，影响及解决方法。     

最佳数字滤波器及其应用

最佳数字滤波器是分离有给定周期的波或消除时间序列中短周期波动的有效数学工具。它可分成三种类型:低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器。 本文提出一个计算正弦积分的新公式。在不同的地质领域内使用了最佳数字滤波器     

LMS自适应时间延迟估计

本文研究了基于widrow的最小均方(LMS)算法的自适应时间延迟估计的基本原理、结构和算法,分析了这种估计方法的性能,并给出了计算机模拟的结果。在此基础上,讨论了自适应时间延迟估计器与广义相关时延估计算法中Roth处理器的关系,并利用维纳滤波器把二者联系和统一起来。     

高光谱碘分子和双边缘多普勒测风激光雷达技术比较

对采用原子滤波器的激光雷达技术和双边缘技术的灵敏度和误差进行了详细的讨论。对于纯 Rayleigh散射 ,双边缘系统的灵敏度高于基于碘分子的激光雷达系统 ,而对于 Rayeigh- Mie混合信号 ,双边缘系统通过采用特殊工作点的办法 ,有效解决 2种信号响应不同的问题 ;但同时该工作点的选取使得系统灵敏度降低 ,误差增加。对于后向散射比不是很大 (<10 )的情况下 ,误差可以控制在1m/s以内 ,完全可以满足测量要求 ,因此对于对流层顶部和平流层测风很适合。基于碘分子的激光雷达系统利用碘分子的高吸收性对 Rayleigh- Mie信号有效的进行分离 ,并且灵敏度随着后向散射比的增加而增加 ,从而对底层大气的探测特别有利。