矿山GPS沉陷与变形监测体系

从矿山沉陷与变形观测体系内涵入手，对以GPS全球卫星定位系统为核心技术构建的矿山沉陷与变形观测体系进行了诠释，阐述了关于矿山GPS沉陷与变形监测体系的一系列核心问题：建网原则及建网方法，监测要求及方法，GPS基线向量解算，变形分析与预报，处置方法，并提出了矿山变形监测网与生产用矿区控制网通用，作业精度标准取高的新观点。     

单频GPS载波相位整周模糊度解算研究

介绍了一种求解单频GPS载波相位整周模糊度的改进算法.通过Tikhonov正则化,减弱GPS快速定位中少数历元情形下法矩阵的病态性,得到更接近整周模糊度准确值的浮点解.然后对整周模糊度的方差协方差阵白化滤波,减弱短时间内双差整周模糊度之间的相关性,取整后得到整周模糊度的固定解.并结合一个实例与白化滤波、Lambda方法和白化滤波 Lambda方法进行对比,验证改进方法的效果.     

基于双频载波相位组合的变形信息逐步精化方法

针对GPS动态变形监测,利用监测点位置精确已知的条件,提出了一种新的单历元变形信息解算算法,避开了整周模糊度的求解和周跳的探测与修复,极大简化了数据处理过程.针对较大的瞬时变形量,首先采用长波长的双频载波相位组合观测量进行求解,然后利用宽巷和L1载波相位观测量进行逐步精化处理,从而可以精确求解高达0.8 m的瞬时变形量.静态和动态实验结果表明,该方法可以达到±5 mm的精度,能够有效应用于快速变形监测.     

GPS单星单历元模糊度与电离层延迟分类解算

整周模糊度与电离层延迟是GPS观测方程中两类不同性质的未知参数。基于参数分类解算的思想,结合平方根信息滤波/平滑的基本原理,推导出使用单颗GPS卫星的双频观测数据单历元求解电离层延迟与整周模糊度的公式。通过使用模拟数据实验获得的结果来看,该方法有效,整周模糊度和电离层延迟解算精度可达0.3周和0.02m。     

桥梁变形观测中GPS数据处理方法的研究

针对桥梁变形体进行GPS变形监测,并通过GPS接收机随机软件进行外业观测数据的解算,研究GPS数据处理中解算基线向量时观测历元、截止高度角参数的最佳设置方法及平差模型的选择,提高解算精度,为其它类型工程提供依据.     

改进LAMBDA算法实现GPS整周模糊度快速解算

针对LAMBDA算法在实时解算GPS整周模糊度过程中存在模糊度浮点解偏差大、搜索范围大的缺点,采用Tikhonov正则化改进LAMBDA算法,对宽巷双差观测方程和L1双差观测方程中未知参数的系数矩阵进行奇异值(USV)分解,用分解后的协方差矩阵替换经典LAMBDA算法的协方差矩阵进行整周模糊度的搜索,该算法提高了模糊度浮点解的精度,缩小了模糊度的搜索范围.为了验证本文算法的正确性,对实测GPS基线观测数据进行了实验分析.结果表明:改进后的LAMBDA算法模糊度浮点解精度显著提高,改进后的LAMBDA算法模糊度固定成功率可以达到100%,可以无需初始化时间即可固定模糊度整数解,快速实现厘米级定位.     

基于天牛须种群算法的整周模糊度解算算法

如何快速、准确的固定整周模糊度是载波相位测量中的一个关键问题。为了提高整周模糊度搜索速率,本文提出了一种基于天牛须种群算法(Beetle Antennae Colony Search, BACS)的整周模糊度解算算法。通过与BAS算法、BAS-Nadam算法、LAMBDA算法以及MLAMBDA算法进行解算速率、稳定性的对比实验,在三维模糊度解算时,BACS算法在与LAMBDA和MLAMBDA算法解算成功率相当的情况下,能利用更少的时间搜索到模糊度最优解。为了验证BACS算法在高维模糊度解算以及工程解算情况下是否适用,进行了高维模糊度解算的实验以及单频单GPS系统下BACS算法的应用实验。分析及实验表明,BACS算法能很好保证高维模糊度解算的实时性和鲁棒性,对于12维模糊度解算,平均解算时间0.068秒,解算成功率为92%,对于低维模糊度解算,解算速率更快,解算成功率更高。在单频单GPS系统工程解算中,x,y,z方向定位精度分别为±0.008米,±0.01米,±0.01米,能达到厘米级精度定位。     

非高斯噪声下的车载GPS信号定位算法

针对车载GPS定位算法中卡尔曼滤波对异常的观测噪声非常敏感,严重影响车载GPS定位的精度问题,应用Bayes定理,给出观测噪声服从污染正态分布的Bayes滤波算法。研究结果表明:该滤波算法能够有效地抑制异常噪声对车载GPS定位算法的影响;实例解算结果验证了该算法的有效性和可靠性。     

GPS动态定位中的应用研究

本文通过文献资料方法,较系统地分析了一种简单实用的高精度GPS动态定位数据处理模型——无模糊度参数卡尔曼滤波模型,指出了在模糊度未知时将模糊度参数作为滤波状态向量的一部分,同时利用伪距、载波相位双差观测值的附加模糊度参数卡尔曼滤波模型。基于Kalman滤波的GPS动态定位中,动态观测量及其相应的动态模型可能存在异常,简述了动态GPS定位的抗差Kalman滤波解法。讨论了整数最小二乘法及其降相关平差方法的原理及其实际算法。     

单频GPS基线精化解算的经验模式分解方法

为了削弱非模型化误差对单频GPS基线解算的影响,引入经验模式分解法对原始双差观测值进行自适应滤波消噪.在此基础上应用消噪后的双差观测值结合LAMBDA方法进行整周模糊度确定,进而计算基线固定解.算例分析结果表明:此方法可以有效增强基线解算的可靠性并能明显改善定位精度.     

一种有效的单频GPS相位模糊度解算方法

针对快速定位中GPS单频相位模糊度较难归整的问题，采用理论分析和实验验证的方法，推导了实时动态下相位平滑伪距的递推公式，给出了一些提高观测方程线性化初始值精度的思路。在分析了短时间段双差方程结构特性的基础上，提出采用迭代选权拟合法提高相位模糊度实数解精度的新方法。算例表明，该方法提高了模糊度实数解的精度和可靠性，缩小了模糊度的搜索空间，促进了模糊度解算效率和成功率，从而能促进单频GPS接收机在高精度快速定位中的应用。     

Dynamic prediction of building subsidence deformation with data-based mechanistic self-memory model

This paper describes a building subsidence deformation prediction model with the self-memorization principle.According to the non-linear specificity and monotonic growth characteristics of the time series of building subsidence deformation,a data-based mechanistic self-memory model considering randomness and dynamic features of building subsidence deformation is established based on the dynamic data retrieved method and the self-memorization equation.This model first deduces the differential equation of the building subsidence deformation system using the dynamic retrieved method,which treats the monitored time series data as particular solutions of the nonlinear dynamic system.Then,the differential equation is evolved into a difference-integral equation by the self-memory function to establish the self-memory model of dynamic system for predicting nonlinear building subsidence deformation.As the memory coefficients of the proposed model are calculated with historical data,which contain useful information for the prediction and overcome the shortcomings of the average prediction,the model can predict extreme values of a system and provide higher fitting precision and prediction accuracy than deterministic or random statistical prediction methods.The model was applied to subsidence deformation prediction of a building in Xi’an.It was shown that the model is valid and feasible in predicting building subsidence deformation with good accuracy.     

An improved regularization method to resolve integer ambiguity in rapid positioning using single frequency GPS receivers

A new approach is employed in GPS rapid positioning using several-epoch single frequency phase data.Firstly, the structure characteristic of the normal matrix in GPS rapid positioning is analyzed. Then, in the light of the characteristic, based on TIKHONOV regularization theorem,a new regularizer is designed to mitigate the ill-condition of the normal matrix. The accurate float ambiguity solutions and their MSEM (Mean Squared Error Matrix) are obtained using several-epoch single frequency phase data. Combined with LAMBDA method, the new approach was used to fix the integer ambiguities correctly and quickly using MSEM instead of the cofactor matrix of the ambiguities. Finally, a baseline over 3 km is taken as an example. The fixed integer ambiguities by the new approach using five epoch single frequency phase data are the same as those fixed by Bernese software using long time data. The success rate of fixing the integer ambiguities is 100 percent using 197 group data.Compared with the traditional methods, the new approach provides better accuracy and efficiency in GPS rapid positioning. So, the new approach has an extensive application outlook in deformation monitoring, pseudokinematic relative positioning, and attitude determination, etc.     

基于自适应小波变换的QRS波检测算法

提出了一种新的心电ＱＲＳ波检测算法,该算法用心电信号的小波变换作为自适应白化滤波器的输入,然后对白化滤波后的输出进行匹配滤波和阈值检测来识别出ＱＲＳ波．用ＭＩＴ心电数据库对该算法进行了评估,并与其他几种算法的结果进行了比较,表明此算法在ＱＲＳ检出率和计算速度上都有一定的改善．     

基于螺旋平行线与TDR的地面塌陷变形测量技术研究

简述了当前对地面塌陷测量技术的缺陷并提出一种新型的测量方法。说明了螺旋平行线的结构并对其电路特性进行了分析推导,得出其特性阻抗随拉伸变形增大而增大,且介电常数对其特性阻抗影响较小的结论。说明了结合螺旋平行线的TDR方法可应用于地面塌陷的测量,拉伸变形量反映地面塌陷程度,反射信号的波峰对应的位置即为地面塌陷变形的位置。最后通过室内实验,并结合UVE-PLS的数学模型建立了螺旋平行线拉伸变形量与反射信号值的数学关系,并得到了较准确的预测结果。     

一种基于内点算法的三重目标过滤器优化算法的研究与仿真

 大规模非线性最优化一直是规划中的研究热点.内点算法是一种有效的求解大规模不等式约束问题的算法,然而大多数过滤内点算法仅考虑了可行性和稳定性,忽略了辅助性对算法性能的影响,为此本文在综合过滤器法和内点算法特点的基础之上,提出了一种新的适用于大规模非线性优化的基于内点算法的三重目标过滤器法.新算法依据内点算法的卡罗需-库恩-塔克(KKT)条件,以可行性、辅助性和稳定性作为搜索步长的目标,将等式约束违反量,障碍目标函数和辅助条件作为过滤器选项计算搜索步长.通过搭建计算机仿真环境进行数值测试,从迭代次数、函数估计次数和运行时间3方面与基本过滤器法相比.测试结果表明,相同条件下三重目标过滤器法可以获得更大的搜索步长,实现快速收敛的目的.该算法具有良好的全局收敛性、鲁棒性和有效性.     

GPS变形监测信息单历元解算的抗差估计方法研究

根据高精度GPS变形监测的特点,介绍了单历元解算监测点变形量的似单差数学模型及其算法．该算法不涉及周跳的探测与修复、双差整周未知数的解算等棘手问题,适用于同步观测卫星数不少于2颗的情况．为提高单历元解算变形信息的可靠性,在分析算法的基础上,构造了实现对卫星进行自动选择的抗差估计模型．3个不同测区的试验数据计算结果表明,本文建立的似单差模型是正确的,采用抗差估计方法来选择卫星也是可行的．     

时域加权稀疏约束的空时自适应处理算法

1DT是典型的时空级联的后单多普勒空时自适应处理的方法,能够显著降低对独立同分布样本的需求量和空时自适应处理时的运算量,但是进行时域处理时对主瓣杂波的抑制效果较差。针对此问题,提出一种利用时域滤波器频率响应的稀疏特性进行加权稀疏约束的自适应滤波器设计算法。在时域自适应滤波器的模型中加入对旁瓣的稀疏约束,并构造加权矩阵对稀疏约束加权。仿真实验表明：此方法在有效抑制主瓣杂波的前提下能够降低副瓣,并且当存在天线幅相误差时具有较好的稳健性。     

Nonorthogonal joint diagonalization with diagonal constraints

Joint diagonalization has attracted much attention and many algorithms have been presented by far. However, some ambiguities still exist in the objective functions for joint diagonalization. In this paper, some criterion are proposed to eliminate above ambiguities at first, and then a new objective function which satisfies these criterion is presented. The new objective function introduces diagonal constraints for joint diagonalization, thus the trivial and unbalance solutions are excluded easily. Exactly jointly diagonalizable theorem is built to interpret the reasonableness of the new objective function and the conjugate gradient method is used to provide fast and reliable convergence. Finally, nonorthogonal joint diagonalization algorithm with diagonal constraints (DDiag) is developed. Simulations show that DDiag is efficient and robust.