航空重力弱信号提取的卡尔曼滤波方法研究     

王冠鑫  罗锋  周锡华  闫方 《物探与化探》2021,(1):76-83

航空重力测量以飞机为载体对重力场数据进行采集。由于气流、飞行状态及机体自身振动等因素的影响,航空重力测量原始数据含有大量的噪声,信噪比高达上万级分之一,因此从原始测量数据中获取弱小重力信号成为航空重力测量系统发展的一个技术难题。本文针对航空重力测量系统将通用卡尔曼滤波公式进行了适应性调整,建立了航空重力异常的数学模型,针对系统测量原理提出了卡尔曼滤波状态方程,解决了重力信号与差分GNSS信号匹配、航空重力弱小信号提取的难题。经过实测的航空重力测量数据验证,提出的航空重力数据解算方法能够高精度地解算出航空重力异常,且优于FIR低通滤波器(目前工程上采用)的解算结果,推进了航空重力弱信号提取技术的发展。  相似文献   

南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制     

曾召田  崔哲旗  孙德安  姚志  潘斌 《岩土力学》2023,(8):2177-2185

采用蒸汽平衡法测定了4种温度(T=5、25、40、60℃)条件下Whatman No.42滤纸的率定曲线,建立了考虑温度影响的双线性率定曲线方程,发现滤纸的持水性能随温度升高而降低,且温度对率定曲线高吸力段滤纸持水性能的影响要弱于低吸力段。在此基础上,以南宁膨胀土为研究对象,使用滤纸法测定了不同温度作用下膨胀土试样的土-水特征曲线。试验结果表明,随着温度的升高,膨胀土持水性能下降,但温度的影响幅度会随着吸力的增大而减弱,当基质吸力达到40MPa时,不同温度下试样的体积含水率并没有明显变化,即此时温度对膨胀土的持水性能变化几乎无影响。为解释上述宏观现象,选取部分试样进行了压汞试验和吸附结合水试验,并根据试验结果从土体中各相及各相界面相互耦合作用的物理机制角度阐述了南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制。  相似文献   

各向异性组合滤波法反演陆地水储量变化   总被引：2，自引：1，他引：1  

超能芳  王正涛  孙健 《测绘学报》2015,44(2):174-182

地球时变重力场模型反演陆地水储量变化已为全球气候变化研究作出巨大贡献,考虑到时变重力场模型球谐系数中存在相关性,其高阶次项具有较大的误差,需采用最优的滤波方法进行空间平滑。本文提出一种新的各向异性组合滤波方法,其基本思想是将改进的高斯滤波法与均方根(root mean square,RMS)滤波法组合,即对球谐系数的低阶次采用改进的高斯滤波法,而高阶次采用RMS滤波法。首先分析了最新的GRACE RL05系列时变重力场模型系数误差特性,基于全球水储量变化反演结果,分析比较了高斯滤波、改进的高斯滤波、RMS滤波和DDK滤波与本文提出的组合滤波法的有效性及精度,并利用模型结果进行了验证,计算结果表明,组合滤波法的中误差最小。研究结果表明,本文提出的组合法相比于先前的滤波方法,可有效地过滤高阶次的噪声,消除南北条带误差,同时减少信号泄漏,提高信噪比,保留更多有效的地球物理信号,进而提高反演精度。  相似文献   

基于SAR-SIFT改进的SAR图像配准     

李培  姜刚  马千里 《测绘通报》2021,(2):30-35,71

合成孔径雷达（SAR）图像配准时,由于受到乘性散斑影响,匹配算法的性能受到限制。SAR-SIFT使用ROEWA算子代替差分算法计算梯度,对SAR图像的散斑具有一定的稳健性。为了进一步抑制散斑噪声,本文提出了基于SAR-SIFT改进的SAR图像配准算法。利用非线性扩散滤波生成SAR图像的非线性扩散尺度空间,在非线性尺度空间不同尺度层上计算对应的SAR-Harris函数。为了使非线性尺度空间对散斑噪声具有稳健性,在其构造过程中的梯度信息采用ROEWA算子计算。此外,利用相位一致性信息去除初始关键点中由散斑引起的虚假点。多源、多极化、多时相的SAR图像试验结果表明,与SAR-SIFT算法相比,本文算法对散斑噪声更具稳健性,提高了图像匹配性能。  相似文献   

捷联式海洋重力数据的小波阈值滤波     

韦建成  肖云  王利  孟宁  邹嘉盛 《大地测量与地球动力学》2019,39(11):1132-1136

基于捷联式海洋重力测量数据，对比不同小波、阈值及施加方式对滤波效果的影响。结果表明，db6、db7、db8、db9、db10、sym6、sym7、sym8、sym9、sym10、coif3、coif4和coif5小波较适用于海洋重力测量，小波分解层次可取至8层或9层，采用史坦无偏风险阈值滤波效果较好；小波分解至第8、9层时，阈值滤波结果与截止频率为0.005 Hz和0.003 3 Hz的Butterworth低通滤波器的滤波结果吻合较好，但小波阈值滤波结果更加平滑，两者差值的RMSE在0.25 mGal以内，且小波阈值滤波更容易分解出噪声成分，可以更有效地消除重力畸变。  相似文献   

基于时间序列叶面积指数稀疏表示的作物种植区域提取   总被引：3，自引：0，他引：3  

王鹏新  荀兰  李俐  王蕾  孔庆玲 《遥感学报》2019,23(5):959-970

以华北平原黄河以北地区为研究区域,以时间序列叶面积指数LAI(Leaf Area Index)傅里叶变换的谐波特征作为不同作物识别的数据源,利用稀疏表示的分类方法识别2007年—2016年冬小麦、春玉米、夏玉米等主要农作物种植区域。首先利用上包络线Savitzky-Golay滤波分别对2007年—2016年的时间序列MODIS LAI曲线进行重构,进而对重构的年时间序列LAI进行傅里叶变换,以0—5级谐波振幅、1—5级谐波相位作为作物识别的依据,基于各类地物的训练样本,通过在线字典学习算法构建稀疏表示方法的判别字典,对每个待测样本利用正交匹配追踪算法求解稀疏系数,从而计算对应于各类地物的重构误差,根据最小重构误差判定待测样本的作物类型,并对作物识别结果的位置精度进行验证。结果表明,2007年—2016年作物识别的总体精度为77.97%,Kappa系数为0.74,表明本文提出的方法可以用于研究区域主要作物种植区域的提取。  相似文献   

Indoor localization for pedestrians with real-time capability using multi-sensor smartphones     

Catia Real Ehrlich 《地球空间信息科学学报》2019,22(2):73-88

ABSTRACT

The localization of persons or objects usually refers to a position determined in a spatial reference system. Outdoors, this is usually accomplished with Global Navigation Satellite Systems (GNSS). However, the automatic positioning of people in GNSS-free environments, especially inside of buildings (indoors) poses a huge challenge. Indoors, satellite signals are attenuated, shielded or reflected by building components (e.g. walls or ceilings). For selected applications, the automatic indoor positioning is possible based on different technologies (e.g. WiFi, RFID, or UWB). However, a standard solution is still not available. Many indoor positioning systems are only suitable for specific applications or are deployed under certain conditions, e.g. additional infrastructures or sensor technologies. Smartphones, as popular cost-effective multi-sensor systems, is a promising indoor localization platform for the mass-market and is increasingly coming into focus. Today’s devices are equipped with a variety of sensors that can be used for indoor positioning. In this contribution, an approach to smartphone-based pedestrian indoor localization is presented. The novelty of this approach refers to a holistic, real-time pedestrian localization inside of buildings based on multi-sensor smartphones and easy-to-install local positioning systems. For this purpose, the barometric altitude is estimated in order to derive the floor on which the user is located. The 2D position is determined subsequently using the principle of pedestrian dead reckoning based on user's movements extracted from the smartphone sensors. In order to minimize the strong error accumulation in the localization caused by various sensor errors, additional information is integrated into the position estimation. The building model is used to identify permissible (e.g. rooms, passageways) and impermissible (e.g. walls) building areas for the pedestrian. Several technologies contributing to higher precision and robustness are also included. For the fusion of different linear and non-linear data, an advanced algorithm based on the Sequential Monte Carlo method is presented.  相似文献   

利用水准数据的天津市地面沉降时空特征分析     

常明  尹海权  苏广利  田晓  徐玉健 《测绘通报》2020,(7):88-92

地面不均匀沉降可能对城市的发展与人民的安全造成危害，天津市的地面沉降情况尤为严重。针对该问题，本文收集天津市2005—2012年、2016—2017年水准观测数据，以固定水准点位的沉降量、沉降速率、沉降加速率为状态向量，构建卡尔曼滤波模型，对天津市历年的水准观测数据进行滤波；根据滤波后的结果，本文利用多项式加权内插的方法，以距离、沉降速率、沉降加速率信息确定权值大小，对地面沉降情况进行内插；并以中误差作为精度评定参数，比较多种内插方法的精度。通过对内插结果的试验分析发现，2005—2017年天津市地面累计平均沉降量为394.477 5 mm，最大沉降量为1 143.5 mm；主要沉降区域为北辰、大港、塘沽等地区，且随着时间的增长，这些区域呈现漏斗式下沉。试验证明本文结合卡尔曼滤波与多项式加权内插的方式能够较好地反映地面沉降的时空特征分布情况并对未来一段时间的沉降情况进行预测，对天津市的城市发展及建设有一定的参考意义。  相似文献   

Combining two filter paper‐based analytical methods to monitor temporal variations in the geochemical properties of fluvial suspended particulate matter          下载免费PDF全文

R. J. Cooper  B. G. Rawlins  B. Lézé  T. Krueger  K. M. Hiscock 《水文研究》2014,28(13):4042-4056

Many of the commonly used analytical techniques for assessing the properties of fluvial suspended particulate matter (SPM) are neither cost effective nor time efficient, making them prohibitive to long‐term high‐resolution monitoring. We present an in‐depth methodology utilizing two types of spectroscopy which, when combined with automatic water samplers, can generate accurate, high‐temporal resolution SPM geochemistry data, inexpensively and semi‐destructively, directly from sediment covered filter papers. A combined X‐ray fluorescence spectroscopy and diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy approach is developed to estimate concentrations for a range of elements (Al, Ca, Ce, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Si, Ti) and compounds (organic carbon, Al_dithionate, Al_oxalate, Fe_dithionate, and Fe_oxalate) within SPM trapped on quartz fibre filters at masses as low as 3 mg. Calibration models with small prediction errors are derived, along with mass correction factor models to account for variations in retained SPM mass. Spectral pre‐processing methods are shown to enhance the reproducibility of results for some compounds, and the importance of filter paper selection and homogeneous sample preparation in minimizing spectral interference is emphasized. The geochemical signal from sediment covered filter papers is demonstrated to be time stable enabling samples to be stored for several weeks prior to analysis. Example results obtained during a heavy precipitation event in October 2012 demonstrate the methodology presented here has considerable potential to be utilized for high‐resolution monitoring of SPM geochemistry under a range of in‐stream hydrological conditions. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

一种基于OpenMP的高效GPS卫星钟差实时估计方法     

高康  张守建  匡开发  曹新运  李建成 《大地测量与地球动力学》2018,38(6):571-576

提出基于单观测值的Kalman滤波快速计算方法，并引入共享存储并行编程（OpenMP）技术实现协方差快速更新，从而实现非差GPS卫星钟差的快速实时计算。均匀选取55个IGS参考站，计算2017-03-20~03-30采样率为60 s的卫星钟差。与IGS事后30 s钟差相比，两者具有很好的一致性，RMS互差优于0.5 ns。选取未参与钟差解算的10个IGS参考站进行精密单点定位，结果表明，实时静态PPP水平方向精度优于2 cm，高程方向精度为2~4 cm；实时动态PPP水平方向精度为2～4 cm，高程方向精度为4～6 cm，能够满足实时PPP的精度要求。该方法在主频1.2 GHz服务器上8线程并行模式下单历元耗时4 s，相比串行模式效率提升1/3。  相似文献