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时空Kalman滤波可对变形监测数据进行时空滤波去噪、数据插补和变形预测,本文利用时空Kalman滤波进行变形分析,从模型原理及试验两方面比较分析了Kriged Kalman filter(KKF)、space time Kalman filter(STKF)和spatio-temporal mixed effects(STME) 3种典型时空Kalman滤波模型的性能和适用性。结果表明:3种时空Kalman滤波模型均基于空间基函数及动力学模型组合形式描述时空数据的时空相关性,其主要差异在于空间变异的描述形式不同、空间基函数和状态转移矩阵构造过程不同及模型降维方法不同。在适用性方面,KKF模型更适合于稀疏测站的变形分析,STKF模型及STME模型更适合于海量测站的变形分析。在变形分析应用效果方面,3种时空Kalman滤波模型均具有较高精度的时空滤波去噪、数据插补和变形预测性能,其滤波结果相对于普通Kalman滤波结果的平均改善率为21.1%,其缺失数据插补结果相对于Hermite时间插值结果的平均改善率为42.4%,其空间预测结果相对于Kriging空间插值结果的平均改善率为65.3%,其对已知测站未来变形的时空预测结果相对于普通Kalman滤波时间预测结果的平均改善率为20.6%,其对非观测站点未来变形的时空预测结果相对于Kalman滤波+Kriging组合模型预测结果的平均改善率为20.5%。 相似文献
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导航卫星原子钟Kalman滤波中噪声方差-协方差的确定 总被引：2，自引：0，他引：2
用Kalman滤波实时监测卫星钟运行状况,需要确定Kalman滤波协方差阵。首先介绍适用于铷钟的Kalman滤波方程,推导基于哈达玛总方差的Kalman滤波过程噪声参数和观测噪声估计方法,并在此基础上构造Kalman滤波状态噪声协方差阵和观测噪声协方差阵。利用GPSBlockIIR铷钟事后处理的采样间隔为5min的精密钟差数据进行了预报分析,结果表明,当预报时间为1h时,预报精度在1ns左右;当预报时间为6h时,预报精度在(8～9)ns之间。进一步验证Kalman滤波协方差阵估计方法的正确性。 相似文献
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彭磊 《测绘与空间地理信息》2021,44(12):128-130,134
GNSS技术是目前变形监测常用的一种技术手段,它具有远程、全天候及自动化测量等特点,但其测量数据的精度直接影响到变形监测数据的质量及可靠性.本文结合Kalman滤波技术,提出一种基于Kalman滤波的GNSS单历元模型.实验结果证明该模型的滤波精度符合预期精度要求,用于消除或抑制GNSS各项误差对观测质量的影响是可行的. 相似文献
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针对高速铁路桥梁架梁后许多沉降变形点沉降量级较小,变形曲线呈现＂小量级,大波动＂特点,观测数据中可能存在大量的随机噪声,对沉降变形分析产生干扰,影响预测结果的可信度,本文将Kalman滤波引入到高速铁路桥梁变形分析数据预处理中,建立基于Kalman滤波的动态模糊神经网络模型。通过应用实例分析表明,基于Kalman滤波的动态模糊神经网络模型的预测精度有所改善,具有一定的优势。 相似文献
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基于小波分析的Kalman滤波动态变形模型研究 总被引：7，自引：0，他引：7
对GPS动态形变测量信号的性质进行了分析 ,采用小波分析对GPS动态变形数据滤波、变形特征提取和不同变形频率分离。与Kalman滤波方法相结合 ,首次提出基于小波分析的Kalman滤波动态变形分析模型 ,研究其参数设计和算法 ,并用MATLAB与C语言在微机上编程实现。对比大坝实测数据的处理结果可知 ,通过对原始观测值进行小波分析与Kalman滤波的联合处理 ,能克服只使用单一方法进行GPS数据噪声处理的不足。 相似文献
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王晓晖 《测绘与空间地理信息》2016,(12)
卡尔曼滤波通过建立状态方程和观测方程来描述系统的动态过程,依据滤波增益矩阵的变化,从测量数据中定量提取有效信息,修正状态参量,利用已有的信息对动态噪声方差阵进行实时估计,从而补偿噪声对数据的影响,有效地提高数据精度。通过用Kalman滤波对郑州某地高层建筑变形监测数据的处理与预测分析,并同多项式拟合方法比较,表明Kalman滤波在处理变形监测数据时具有实时快速、精度高的特点。 相似文献
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蠕变状态下Kalman定位精度通常与观测值方差有极大关系,BDS(BeiDou Navigation Satellite System)/GPS组合观测值方差易受观测值权比精确度的影响。为了提高位移探测精度、缩短初始坐标收敛时间及降低监测成本,本文采用时钟同步双天线BDS/GPS接收机,在构建单频单差组合定位模型基础上,分别对GPS和BDS观测值等价权进行抗差处理,利用引入时间相关遗忘因子的Helmert方差估计,精确确定GPS与BDS观测值权比,最后通过实时更新观测值方差,实现扩展Kalman滤波的逐历元定位。试验结果表明,针对短基线(1km),BDS/GPS抗差精密定权Kalman方法可显著缩短初始坐标收敛时间,位移探测精度可达到亚毫米级,位移收敛速率与移动窗口参数基本成反比关系,适用于具有蠕变特征形变体的监测。 相似文献
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将抗差估计原理引入到经典Kalman滤波(CKF)方法中,即抗差自适应Kalman滤波(RAKF),在抑制观测粗差及状态扰动方面,存在明显的优势。通过大坝变形监测实例说明,在变形监测数据处理中RAKF比CKF解算结果更可靠有效。RAKF在抑制状态预报粗差及观测粗差方面的优势是显而易见的,是一种可行的有效估值方法。 相似文献
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提出EMD和SSA组合方法对GNSS观测数据进行多路径误差滤波。通过对实际GNSS变形监测数据处理,结果表明,该方法能够有效剔除多路径误差,获取建筑物真实结构震动信息。与高精度测量机器人观测数据对比结果显示,经过EMD+SSA方法处理后,观测精度获得明显提高,能够满足变形监测的精度要求。 相似文献
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扩展Kalman滤波(EKF)常常被用于单频GPS精密单点定位。Kalman滤波的前提假设之一是观测噪声为白噪声,即时间不相关,这在实践中往往不能满足。因为单频GPS观测值中包含有很难被完全消除的电离层、对流层等大气折射误差,以及多路径影响误差。这些误差在时间上是相关的,严重地影响了滤波解的精度和收敛时间。这里提出一种顾及时间相关噪声的Kalman滤波,在移动窗口内,利用核估计预测时间相关噪声的系统部分,进而实时修正当前历元的观测值和观测向量的协方差矩阵。该方法还有一个明显的优点就是,在滤波过程中不需要对时间相关误差做任何假设。最后通过一个实测算例验证了该算法的适用性。 相似文献
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GNSS RTK技术下超高层结构的动态变形监测 总被引：1，自引：0，他引：1
以天津电视塔为监测对象,设计了基于GNSS RTK技术的超高层结构动态变形监测系统,并进行了强风下的现场试验。试验中同时采用双星座组合导航系统和三星座组合导航系统进行监测,并对监测数据进行了对比。采用Kalman滤波方法,使用Matlab软件编制的程序对监测数据进行处理分析,得到测点的振动轨迹及结构的主振方向和振动曲线。结果表明,GNSS RTK技术结合Kalman滤波用于超高层动态变形监测及其数据处理分析是可行的;由于北斗导航系统的应用,三星座组合导航系统可见卫星数目大大增加,坐标中误差及PDOP值也相应减小,动态变形监测的精度和稳定性也得到了大大提高。 相似文献
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扩展Kalman滤波(EKF)常常被用于单频GPS精密单点定位.Kalman滤波的前提假设之一是观测噪声为白噪声,即时间不相关,这在实践中往往不能满足.因为单频GPS观测值中包含有很难被完全消除的电离层、对流层等大气折射误差,以及多路径影响误差.这些误差在时间上是相关的,严重地影响了滤波解的精度和收敛时间.这里提出一种顾及时间相关噪声的Kalman滤波,在移动窗口内,利用核估计预测时间相关噪声的系统部分,进而实时修正当前历元的观测值和观测向量的协方差矩阵.该方法还有一个明显的优点就是,在滤波过程中不需要对时间相关误差做任何假设.最后通过一个实测算例验证了该算法的适用性. 相似文献
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研究Kalman滤波和自适应Kalman滤波算法,结合边坡监测点的运动模型将其应用于边坡变形监测动态数据变形预测。利用小湾水电站二号山梁高边坡GPS监测数据进行实验研究。结果表明,自适应Kalman滤波在边坡三维形变预测及变形速率估算方面有很好的预测结果。 相似文献
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在GPS高精度定位应用中,由于多路径效应系统误差影响,将会很大程度上影响Kalman滤波估计值的精度和可靠性,但是在实际应用中相邻2个观测向量的多路径系统误差大小比较接近,那么相邻观测向量之差即观测向量增量中所含的系统误差较小,其能够满足Kalman滤波观测噪声为白噪声的假设条件。文中基于增量Kalman滤波方法对于GPS多路径效应系统误差进行研究,并以具体实例例证该方法所具有的可行性和有效性。 相似文献
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《武汉大学学报(信息科学版)》2010,(8)
基于对大坝监测资料预测模型时变性的要求,在模型LS参数求解过程中引入遗忘因子,提出了能够实现模型参数实时更新的IWRLS算法。在此基础上,为使预测模型体现物理含义的同时实现滤波操作,在Kalman滤波方程组中融入统计模型、ARMA等多种方法,由此建立了考虑白色观测噪声的时变Kalman预测模型。实例分析表明,时变Kalman模型拟合及预测精度均优于传统统计模型,为大坝监测资料的预测分析提供了新思路。 相似文献
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为了提高GPS数据预处理过程中基线解算的精度,文章研究利用多项式拟合法得到Kalman滤波的系统状态方程和转移矩阵,提出利用Kalman滤波算法对三差观测值进行粗差及周跳的修复。实验结果证明Kalman滤波可以对含噪信号进行有效的降噪,经降噪后的信号具有更好的分布。 相似文献
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在分析Kalman滤波层析方法的基础上,将基于指数渐消因子的自适应Kalman滤波方法用于层析大气湿折射率,并结合香港地区CORS网观测资料及探空气象观测资料进行了分析.结果表明,该方法能够长时间以较高精度反演湿折射率垂直轮廓线,较好地反映了大气的实际状况,有效避免了一般Kalman滤波可能出现的发散. 相似文献