基于深度加权的稳健Kalman滤波方法

在分析粗差对Kalman滤波器性能影响的基础上,通过将滤波新息的加权方式改进为深度加权平均,提出了一种基于Kalman框架的新型的稳健滤波算法.该算法仅需引入一个样本深度及权函数的计算步骤,无需针对测元的粗差检择,直接调节各测元对滤波状态的贡献.深度加权滤波扩展了传统Kalman滤波的最小均方误差优化准则,充分利用了不同测元间的相关性和测元与状态的相关性,可以有效降低含粗差数据对滤波结果的影响程度.在稳健性分析的基础上,数值算例验证了算法的可行性和有效性.     

一种检测粗差的新方法——拟准检定法

提出一种不同于以往的研究思路和方法，从观测值的真误差入手，借鉴周江文拟稳平差思想，通过附加“拟准观测的真误差范数极小”的条件，求解关于真左的秩亏方程组，提出了并推导出粗差的拟准检定法。     

上海GPS网层析水汽三维分布改善数值预报湿度场

水汽三维分布信息是数值天气预报模式的初始条件之一, 大气中的水汽具有较强的时空变化特性, 传统观测手段受时空分辨率的限制, 对模式初始水汽场的描述远远不够. 利用地基GPS信号斜路径观测值探测水汽垂直剖面信息是目前国际上的研究前沿, 利用上海GPS综合应用网GPS信号斜路径水汽观测值, 在国内首次层析了上海地区水汽三维分布. 层析中采用高斯加权函数进行水平约束, 利用数值预报结果做先验值, 考虑了边界条件. 针对无法准确给出各类观测信息先验权的问题, 在层析水汽三维分布问题中首次采用了方差分量估计, 进行验后定权; 为了降低观测噪声对参数估计的影响, 采用了抗差估计; 针对水汽密度随高度减小的特点, 垂直方向上采用随高度变化的非等权约束方法. 层析结果与MM5数值预报结果比较, GPS信号斜路径水汽观测值对数值模式的预报湿度场有明显改善, 利用GPS信号斜路径水汽观测值准实时地探测水汽的三维分布, 应用于短期数值预报中, 可改善短期预报的初始湿度场, 提高数值预报的准确度.     

全站仪三轴误差检验探讨

考虑全站仪竖轴、横轴、视准轴对测角误差的影响,从全站仪三轴误差的数学规律进行探讨,阐述多余观测减小误差的理论、确立测量值检测比对标准和有效利用误差特性,分析竖轴横向倾斜误差、横轴倾斜误差和视准轴误差检验方法,并以实测数据验证其可靠性.     

全站仪三轴误差检验探讨

考虑全站仪竖轴、横轴、视准轴对测角误差的影响,从全站仪三轴误差的数学规律进行探讨,阐述多余观测减小误差的理论、确立测量值检测比对标准和有效利用误差特性,分析竖轴横向倾斜误差、横轴倾斜误差和视准轴误差检验方法,并以实测数据验证其可靠性。     

脉冲频率漂移对孤子传输系统的影响

在孤子长距离通信中,限制单信道比特(bit)率的主要因素是由Gordon-Haus(G-H)效应引起的到达时间抖动.为减少此抖动,人们提出了时域控制及频域滤波等方法.由于时域控制使系统难以实现波分复用方式传输,而频域滤波法可方便地实现波分复用,此法在传输链路上周期性地放置带通滤波器,即可达到降低G-H效应的目的.最近理论分析表明,若使滤波器的峰值频率沿链路缓慢滑移,孤子系统的稳定性及抗噪声能力将进一步得到改善.     

基于贝叶斯反演理论的海水固有光学特性准分析算法

近年来新发展起来的多波段准分析算法(QAA)是一种有广泛应用前景的海水固有光学特性反演算法. 与传统的半分析算法不同, QAA无需叶绿素吸收光谱模型的先验参数化, 但算法包含的若干经验公式影响了其普适性和抗扰能力. 本文利用贝叶斯反演理论改进QAA. 新算法以QAA的估算结果作为先验知识, 结合一个分别考虑水分子与悬浮颗粒后向散射作用的前向光学模型、Akaike贝叶斯信息准则(ABIC)和遗传算法, 提取参考波段的总吸收与总后向散射系数, 然后利用后向散射系数光谱形状的经验公式将估算结果推广至其他波段. 以国际海洋水色协调组(IOCCG)的模拟数据作反演试验, 结果显示, 使用QAA-555、QAA-640与QAA混合算法的反演结果作为先验估计, 新算法对440 nm的总吸收与总后向散射系数的反演值与真值的均方根差(RMSE)分别为0.367与0.023 m^-1, 0.092与0.005 m^-1, 0.096与0.005 m^-1, 较之三种QAA算法先验估计的0.918与0.039 m^-1, 0.205与0.007 m^-1, 0.207与0.007 m^-1有一定的降低, 特别是对高叶绿素样本的反演精度有较大的提高; 敏感性分析结果表明, 新算法的抗扰能力优于QAA算法.     

基于毛玻璃的全日面太阳像平场测量和改正方法

全日面太阳光球像和色球像是监测太阳活动的主要数据,对望远镜观测的原始图像进行平场改正是数据处理过程中的基础工作.本文尝试利用毛玻璃测量全日面太阳光球和色球像的平场,通过理论模拟和实地测量验证了该方法的有效性.首先,模拟计算了太阳经毛玻璃扩散后在观测视场内形成的面光源的均匀性,其均匀度为99%,可以用来测量平场.其次,在全日面太阳光球和色球望远镜上的实验结果表明,本方法获得的平场像能够改正原始观测像中高频的脏点和光路不均匀性,因平场观测和常规观测图像中杂散光影响不同,导致平场改正像存在低频失真,但可通过理论临边昏暗图像对平场改正像进行低频信息修正.修正后的平场改正像与理论临边昏暗像相关系数达到0.99以上.最后,以HMI发布的光球像和GONG发布的色球像作为参考像,选取活动区所在小视场和宁静区大视场,分别与利用本方法实验改正后的光球像和色球像进行了结构相似度等方面的量化对比.对比结果表明,改正像的各项指标均优于原始像.本文提出的平场测量和改正方法简便易行,且容易实现自动化测量,为全日面太阳望远镜的平场测量和改正提供了新方法.     

浅析电能表检定的方法

电能表正常使用和人民的生活息息相关,而电能检定是电能计量的重要手段,必须定时对电能表进行检定,才能保证电能计量的准确性和可靠性.文章通过电能表的检定方法对标准电能表法和瓦秒法的比较进行了分析.     

Effective adaptive weighted median filter algorithm

针对传统中值滤波算法的优缺点,提出了一种基于相似度函数的自适应加权中值滤渡算法.该算法首先通过噪声检测确定图像中的噪声点,然后根据窗口内噪声点的个数自适应地调整滤波窗口的尺寸,再根据相似度大小,巧妙地将滤波窗口内各个像素点按一定的规律自适应地分组并赋予每组像素点相应的权重,最后采用加权中值滤波算法对检测出的噪声点进行滤波处理.计算机模拟实验结果表明:该算法既能有效地滤除噪声,又能较好地保护图像细节,滤波性能比传统中值滤波算法更理想.     

浅谈煤矿斜井贯通导线测量

根据煤矿测量实践经验,从斜井贯通导线误差分析出发,在不增加工作量的前提下,从方案确定、仪器使用、测量过程等方面浅谈如何减少粗差,提高贯通精度.     

电气化铁路谐波治理工程设计与研究

文章根据某地区电气化铁路对电网造成的谐波等电能质量问题,提出了在电气化铁路牵引变电站安装滤波器组来解决谐波问题的方案.该方案采用单调谐滤波器作为牵引变电站的滤波装置,起到滤除电气化铁路引起的谐波的作用,并详细介绍了治理装置的系统方案设计过程.     

北斗新一代卫星时分体制星间链路测量的系统误差标定

北斗导航卫星系统BDS已在新一代试验卫星星座上成功实现了星间链路(ISL)相互伪距测量.对时分体制Ka频段星间钟差测量实测数据的分析表明,虽然星间钟差测量的随机误差水平达到了10 cm(RMS)水平,但其中仍包含显著的系统性测量误差.该系统误差严重影响了星间链路测量在星间时间同步和提升轨道精度等方面的应用.分析表明,该系统误差来源于星间链路信号收发设备的时延.该时延在地面环境难以标定,且地面标定值在卫星入轨和在轨工作期间受空间环境影响可能发生变化.本文利用BDS星地L双向时频传递设备采集的星地钟差数据,以及星间链路测量数据,对星间链路收发设备的组合时延进行最优估计.估计的具体策略是对任意一个卫星对,利用这两颗卫星的星地钟差数据以及星间链路数据,解算这两颗卫星星间链路设备的组合时延.对2IGSO/2MEO新一代试验卫星星座连续14 d的数据处理结果表明,每天对每颗卫星解算一组星间链路组合时延值,该时延值的时间序列具有较好的稳定性,其在14 d内的标准偏差小于0.3 ns.将获得的组合时延值应用于星间相对钟差的测量,星间链路对地数据测定钟差与星地L双向钟差测量结果得到的钟差具有较好的一致性,证明了组合时延的自洽性.结果表明,星间链路数据对MEO卫星境外弧段钟差预报精度提升尤为明显:钟差监测弧段提升达到全弧段的40%以上;卫星入境后,M1S预报误差从3.59降低至0.86 ns,M2S从1.94降低至0.57 ns.     

太阳极轨天文台

太阳极轨天文台利用高轨道倾角(≥80°)和小椭偏率轨道,将首次实现正面对太阳极区磁场和速度场高精度成像观测,结合多波段遥感和原位测量,为解决太阳磁活动周起源的世纪难题提供决定性观测,为破解“原始”高速太阳风的起源效应之谜提供直接观测支撑,为理解日球层整体结构突破性创建数据驱动的日球数值模型.     

应用双重优化方法估计碳通量

<正>贝叶斯综合反演方法(BSIM)利用先验CO2通量和大气CO2浓度观测数据估计碳通量分布,其结果在很大程度依赖于先验碳通量的偏差.实际应用中,通常用生态碳通量模型计算先验通量,可是不恰当的短期生态过程的模拟将引起先验通量的刻度误差,从而导致BSIM估计结果的偏差.我们提出了一种双重优化算法,     

底框-抗震墙结构抗震性能分析

底层框架抗震墙结构在发生地震时候,由于上下结构形式不同和各构件抗侧力体系抗震差异使得这类房屋的抗震性能较为复杂,结构刚度沿竖向分布也不连续,侧向变形也不均匀,易于发生在相对较薄弱的底层. 文章按照相似原理,通过模型试验分析了底层框架抗震墙结构的抗震性能.     

阿秒脉冲测量原理和技术研究进展

阿秒脉冲由于极短的脉冲宽度和超高的时间分辨能力,在物理学、化学、生物学和医学等领域有着潜在应用.自诞生之日起,阿秒脉冲的时域极限不断突破,使得阿秒脉冲的测量成为一大研究热点.本文主要分为两个部分,第一部分回顾了阿秒脉冲与气体介质作用的脉冲测量技术的发展过程,简述了几种测量阿秒脉冲时域信息的实验原理、实验方案设计以及实验结果.第二部分介绍了从阿秒条纹相机中提取阿秒脉冲时域信息的理论反演算法,包括算法的原理和结构,并从计算时间和计算结果精度上对算法进行了比较.文章最后总结了阿秒脉冲测量技术在实验和理论上的困难与挑战,并展望了未来阿秒脉冲测量的发展方向.     

GRACE卫星非差运动学厘米级定轨

随着IGS精密星历精度以及星载GPS接收机性能的提高, 基于星载GPS载波相位观测值的非差运动学方法不但可以取得与弱化动力学方法(reduced-dynamic method)相当的定轨精度, 而且由于其不依赖于力学模型, 还非常适用于如CHAMP, GRACE和GOCE等轨道极低的地球观测卫星, 因此成为了精密定轨中的研究热点. 详细分析了星载GPS非差运动学定轨误差改正模型及改正方法; 给出了一种改进的星载GPS非差数据质量控制技术以及大型法方程快速求解算法; 自主研发了一套非差运动学精密定轨软件, 并利用软件对GRACE卫星进行了轨道计算. 结果表明: 与JPL提供的事后精密轨道进行比较, GRACE-A卫星单天非差运动学轨道的径向精度为3~4 cm, GRACE-B卫星为3~5 cm.     

GRAPES 变分同化系统中卫星辐射率资料的直接同化

变分方法能够处理与代表大气状态的预报模式变量有复杂非线性关系的观测资料, 使得直接同化与大气状态量有着非线性关系的观测量(如卫星辐射率)成为可能. 各种观测资料的同化都需要有一个对应的观测算子, 观测算子给出了大气状态物理量和观测物理量之间的确定映射关系. 详细介绍了GRAPES-3DVar同化系统对实际卫星辐射率资料直接同化的实现, 包括系统中不同选择的模式变量所对应的空间插值、直接同化卫星辐射率观测的物理量变换和质量控制等观测算子的各个组成部分. 之后, 考虑实际卫星辐射率资料, 进行了应用试验. 为此使用NOAA17 AMSU-A和AMSU-B的辐射率资料, 设计了两个同化试验方案. 根据试验结果能够在清楚的物理意义上理解和反映GRAPES-3DVar系统直接同化卫星辐射率资料的合理效果.     

分子动力学中平行六面体的邻位算法

在分子动力学模拟中, Verlet列表法、元胞链接列表法和其他一些改进的算法已经被用来提高计算效率. 然而, 这些方法大部分应用在立方体系. 本文扩展了原始算法的应用领域, 使其适用于NP系综, 并可以在外载荷作用下进行系统仿真. 此外, 对于Metric-tensor的压强算法提出相应的标度矩阵, 使得邻位算法可以应用在新的压强算法上. 同时, 还针对平行六面体盒子提出了一种联合算法. 该方法综合了改进的Verlet列表法和元胞列表法的优点, 可以快速确定平行六面体盒子中每个原子的邻位原子, 从而提高仿真速度. 最后, 利用Lennard-Jones势函数的分子动力学模拟实验验证了本算法的有效性和正确性.