光谱导数Kaiman滤波同时测定苯酚-邻氯苯酚和2，4二氯苯酚

文中提出了一个新的、稳定的光谱导数Kalman滤波紫外分光光度法同时定量分析方法，并且成功地将其应用于极难分辨的苯酚一邻氯苯酚和2，4二氯苯酚三组分混合体系的同时测量。选择分析光谱导数的原因是其不仅包含着吸光度，还包括在指定波长位置变化趋向等更多的信息量，这样更利于在吸收峰重叠的位置捕捉有较大差异的信号。利用Kalman滤波可以解决由光谱导数而引起的噪声放大问题，也可以过滤源于实验的噪声以及来自传递模型误差。在260-290nm区间测量了30组浓度各自在1～10mg·L^-1范围的苯酚一邻氯苯酚和2，4二氯苯酚标准混合溶液紫外吸收光谱图。利用分段延伸高次多项式回归模拟求导准确获得吸光度导数，并且利用偏最小二乘法将其制作成Kalman滤波标准工作系数矩阵。通过随机线性离散系统的Kalman滤波器最优平滑计算，对混合体系中的各组分进行定量分析。回收实验显示出，光谱导数Kalman滤波分析法应用于本实验的极难分辨的三组分体系，得到了非常高的回收率，并且在整个实验范围内光谱导数Kalman滤波分析法具有非常好的稳定性。     

光谱导数Kalman滤波同时测定苯酚-邻氯苯酚和2,4二氯苯酚

文中提出了一个新的、稳定的光谱导数Kalman滤波紫外分光光度法同时定量分析方法,并且成功地将其应用于极难分辨的苯酚-邻氯苯酚和2,4二氯苯酚三组分混合体系的同时测量.选择分析光谱导数的原因是其不仅包含着吸光度,还包括在指定波长位置变化趋向等更多的信息量,这样更利于在吸收峰重叠的位置捕捉有较大差异的信号.利用Kalman滤波可以解决由光谱导数而引起的噪声放大问题,也可以过滤源于实验的噪声以及来自传递模型误差.在260～290 nm区间测量了30组浓度各自在1～10 mg·L-1范围的苯酚-邻氯苯酚和2,4二氯苯酚标准混合溶液紫外吸收光谱图.利用分段延伸高次多项式回归模拟求导准确获得吸光度导数,并且利用偏最小二乘法将其制作成Kalman滤波标准工作系数矩阵.通过随机线性离散系统的Kalman滤波器最优平滑计算,对混合体系中的各组分进行定量分析.回收实验显示出,光谱导数Kalman滤波分析法应用于本实验的极难分辨的三组分体系,得到了非常高的回收率,并且在整个实验范围内光谱导数Kalman滤波分析法具有非常好的稳定性.     

双波长线性回归光度法同时测定苯酚和间苯二酚

对吸收峰严重重叠的苯酚和间苯二酚二组分体系同时测定进行了研究。在波长250～290 nm范围内,每隔0.5 nm测定苯酚和间苯二酚二组分体系的吸光度,选择280.5,273.5 nm作为测量波长,建立了双波长线性回归法测定二组分。按正交设计表L₂₅(56)配置25组标准混合溶液,对苯酚和间苯二酚二组分进行线性回归;同时测定了模拟混合样的苯酚和间苯二酚二组分含量。测量结果表明,苯酚和间苯二酚二组分在模拟混合样和模拟复方雷锁辛涂剂处方配比中,分析结果相对误差小于5%。双波长线性回归法测定苯酚和间苯二酚二组分,测量体系稳定,结果可靠,提供了一种新的测量途径。     

利用光栅光谱仪研究乙醇汽油溶液的吸收特性

利用WGD-8A型多功能光栅光谱仪测量了不同汽油体积含量的乙醇汽油溶液对波长为300.0～430.0 nm光的吸收光谱,分析了乙醇汽油吸光度和汽油浓度的关系,在稀溶液吸光度的朗伯-比尔定律基础上,进一步研究了2种高浓度混合溶液吸光度的计算方法,并得出了入射光波长为377.0,382.0,391.5,410.9 nm时乙醇汽油的吸光度与汽油体积浓度的关系式.     

利用WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪研究温度和高浓度溶液对吸光度的影响规律

利用WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪测量不同浓度及不同温度的 NaCl溶液、NaO H溶液和蔗糖溶液对波长为200～800 nm的溴钨灯光的吸光度图谱，分析温度、混合溶液以及溶液浓度与溶液吸光度之间的关系，在稀浓度溶液吸光度的朗伯-比尔定律的基础上，进行对高浓度溶液、高浓度混合溶液的吸光度研究，总结温度和溶液浓度对高浓度溶液吸光度的影响规律，分析产生现象的原因。     

双重傅里叶变换滤波二阶比光谱导数分光光度法同时测定苯酚、邻苯二酚及对苯二酚

本文针对三组分混合体系分析提出了双重傅里叶变换滤波二阶比光谱导数分光光度法。对所测的吸收光谱用较大滤波窗口先后进行两次滤波 ;利用两次对混合体系光谱和单组分光谱比光谱求导使某两个组分对混合体系比光谱导数的贡献为零 ,而剩余组分的比光谱导数与其浓度成正比。对双重傅里叶变换滤波效果、实验参数的优化作了研究。用此方法对苯酚、邻苯二酚及对苯二酚含量为 0 0 1 0 0 9～ 0 0 5 3 2 5mg·mL- 1 的混合溶液进行测定 ,所得结果的相对误差为 0 0 7%～ 5 4%。     

多元校正-紫外分光光度法同时测定苯酚和间苯二酚

实验表明苯酚和间苯二酚分别在4--80μg／mL和4--80μg／mL范围内遵守朗伯一比耳定律,并且两者的吸光度具有较好的加和性,但二者在250--285nm范围内产生严重的相互干扰。本文利用多元校正中的偏最小二乘法对光谱严重重叠的苯酚和间苯二酚的混合物进行了同时测定,实现了不经分离同时测定混合试样中的苯酚和间苯二酚,并利用该方法测定了复方雷琐辛涂剂模拟试样,试验结果满意,这表明对于复杂的多组分测量体系,偏最小二乘法是一种较好的多元校正方法。     

多元校正一紫外分光光度法同时测定苯酚和间苯二酚

实验表明苯酚和间苯二酚分别在4-80μg/mL和4-80μg/mL范围内遵守朗伯-比耳定律,并且两者的吸光度具有较好的加和性,但二者在250-285nm范围内产生严重的相互干扰.本文利用多元校正中的偏最小二乘法对光谱严重重叠的苯酚和间苯二酚的混合物进行了同时测定,实现了不经分离同时测定混合试样中的苯酚和间苯二酚,并利用该方法测定了复方雷琐辛涂剂模拟试样,试验结果满意,这表明对于复杂的多组分测量体系,偏最小二乘法是一种较好的多元校正方法.     

镜片颜色深浅对立体视觉影响的光谱学研究

利用紫外-可见吸收光谱技术,对红、黄、蓝三种色系中颜色深浅不同且焦度为零的眼镜片,进行了紫外-可见光吸光度的研究;并从医学角度研究比较了人配戴同一色系颜色深浅不同的镜片对立体视觉的影响。研究发现:黄、蓝两色系的镜片,深色样品和浅色样品在紫外光区吸光度基本一致;在可见光区550nm处,深色样品的吸光度大于浅色样品的吸光度。红色系的镜片,在紫外光区浅色样品吸光度高于深色样品吸光度;在可见光区550nm处,浅色样品吸光度仍然高于深色样品的吸光度。人配戴黄、蓝两色系的浅色镜片,其立体视觉优于配戴此两色系中的深色镜片;人配戴红色系的深色镜片,其立体视觉优于配戴此色系的浅色镜片。结果表明:眼镜片颜色深浅对立体视觉的影响,主要取决于人类眼睛最敏感光波550nm处镜片的吸光度,吸光度愈高,镜片对立体视觉的影响愈大。     

光谱法锌离子检测系统的研究

采取标准锌显色剂与锌发生显色反应，生成不溶于水的絮状络合物。用光谱仪测它的吸光度，研究其特征谱与吸光度的特点，建立其浓度与特征波长吸光度间的数学模型。本文所采用的显色剂主要与锌、铜、镉、镍四种离子发生络合反应。因此分别探索了四种离子高浓度以及低浓度时显色反应的吸光度，最终通过得到锌离子浓度与吸光度的关系式以及锌离子浓度与四波长下四种离子混合溶液显色后的吸光度的关系式，给出了锌离子的吸光度与总吸光度的关系式。显色反应能否满足分光光度法的要求，主要与显色剂的性质有关，同时显色反应的条件也至关重要。因为在显色反应过程中，主要是锌离子与锌显色剂发生络合反应形成络离子，进而形成絮状络合物。络离子一般比较稳定，但在水溶液中也存在着电离平衡，也就是说当显色条件发生变化时，既有可能形成络离子，也有可能发生络离子的分解，从而影响络合反应的程度。显色条件包括显色剂用量、pH值、反应温度、显色时间、待测溶液的盐度以及浊度等。重点研究待测溶液的盐度对锌离子浓度测量值的影响，并通过实验给出影响规律以及校正模型。     

逼近积分点数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法

为了在保持滤波定轨精度不变的条件下提高定轨计算的实时性,提出一种新的逼近积分点个数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法.首先,采用一种数值容积准则对非线性函数的高斯加权积分进行近似,该准则所需的积分点个数仅比五阶代数精度容积准则积分点个数的理论下限多一个积分点,并在贝叶斯滤波算法框架下推导出本文算法的更新步骤.然后,给出实时定轨所需的状态方程和量测方程,在状态方程中考虑了J2项引力摄动和大气阻力摄动,在量测方程中利用坐标系转换推导了轨道状态与测量元素之间的非线性关系.仿真实验结果表明,本文所提算法在定轨精度方面与已有的五阶滤波算法相当,但所需的积分点个数最少,计算实时性最高,从而验证了本文算法的有效性.     

基于时频差的正交容积卡尔曼滤波跟踪算法

针对基于时频差测量的无源跟踪中面临的非线性估计问题, 提出一种正交容积卡尔曼滤波跟踪算法. 该算法在容积卡尔曼滤波算法的基础上, 通过引入特定正交矩阵改进容积采样方法, 在高维状态估计下减小因采样产生的误差, 在没有增加计算量的前提下, 有效提高收敛速度及跟踪精度. 仿真结果表明, 在基于到达时差和到达频差的联合无源跟踪问题中, 与扩展卡尔曼滤波及容积卡尔曼滤波算法相比, 本文所提算法在跟踪性能上有明显提升.     

Tracking noisy limit cycle oscillation with nonlinear filters

For engineering systems, the dynamic state estimates provide valuable information for the detection and prediction of failure due to noise and vibration. From this perspective, nonlinear filtering techniques are applied to the problem of state estimation of dynamical systems undergoing noisy limit cycle oscillation. Specifically, the extended Kalman filter, ensemble Kalman filter and particle filter are used to track the limit cycle oscillations of a Duffing oscillator using noisy observational data. The noisy limit cycle oscillations feature highly non-Gaussian trends. The efficiency and limitations of the extended Kalman filter, ensemble Kalman filter and particle filter in tracking limit cycle oscillations are examined with respect to the model and measurement noise and sparsity of measurement data. For the limit cycle oscillations considered here, it is demonstrated that the ensemble Kalman filter and particle filter outperform the extended Kalman filter in the presence of sparse observational data or strong measurement noise. For moderate measurement noise and frequent measurement data, the ensemble Kalman filter and particle filter perform equally well in comparison to the extended Kalman filter.     

基于广义M估计的鲁棒容积卡尔曼滤波目标跟踪算法

为减小测量异常误差对非线性目标跟踪系统的影响, 提出了一种基于广义M估计的鲁棒容积卡尔曼滤波算法. 首先将非线性测量方程等价变换, 利用约束总体最小二乘准则构建广义M估计极值函数, 在不进行线性化近似的前提下将其引入到容积卡尔曼滤波求解框架中. 然后根据Mahalanobis距离构建异常误差判别量, 利用卡方分布的置信水平确定判决门限, 并建立改进的三段Huber权函数, 使其能够降低小异常误差权值, 剔除大异常误差. 理论分析表明, 该方法具有无需求导、跟踪精度高、实时性好等优点, 且无需已知异常误差的统计特性; 实验结果表明, 所提算法能够有效减小异常误差的影响, 在实际非线性物理系统中具有广阔的应用空间.     

扩展卡尔曼滤波和不敏卡尔曼滤波在实时雷达回波反演大气波导中的应用

为了改善雷达回波反演大气波导(RFC)方面存在的单时次、单方位角反演的问题,提出利用扩展卡尔曼滤波和不敏卡尔曼滤波的反演算法对大气波导结构的多方位角实时跟踪反演. 在卡尔曼滤波方法中分别给出大气波导结构的参数化方程、观测方程、滤波算法的状态转移方程,最后导出滤波反演算法的迭代求解流程. 在大气波导结构不随时间变化和随时间变化的两种条件下,对扩展卡尔曼滤波和不敏卡尔曼滤波算法进行数值实验. 实验结果表明,不敏卡尔曼滤波更适用于RFC这高度非线性反演问题,它可能今后为大气波导结构多方位角实时跟踪反演的业务化运行提供理论基础与技术保证. 关键词： 大气波导 雷达回波 扩展卡尔曼滤波 不敏卡尔曼滤波     

Sampling strong tracking nonlinear unscented Kalman filter and its application in eye tracking

The unscented Kalman filter is a developed well-known method for nonlinear motion estimation and tracking. However, the standard unscented Kalman filter has the inherent drawbacks, such as numerical instability and much more time spent on calculation in practical applications. In this paper, we present a novel sampling strong tracking nonlinear unscented Kalman filter, aiming to overcome the difficulty in nonlinear eye tracking. In the above proposed filter, the simplified unscented transform sampling strategy with n+2 sigma points leads to the computational efficiency, and suboptimal fading factor of strong tracking filtering is introduced to improve robustness and accuracy of eye tracking. Compared with the related unscented Kalman filter for eye tracking, the proposed filter has potential advantages in robustness, convergence speed, and tracking accuracy. The final experimental results show the validity of our method for eye tracking under realistic conditions.     

利用粒子滤波从雷达回波实时跟踪反演大气波导

粒子滤波(particle filter,PF)是利用蒙特卡洛仿真方法处理递推估计问题的非线性滤波算法,这种方法不受模型线性和高斯假设的约束,是处理非线性非高斯动态系统状态估计的有效算法,适用于雷达回波反演大气波导(RFC)这类非线性非高斯问题.文中分别介绍了PF的基本思想和具体算法实现步骤,最后导出PF反演算法的迭代求解格式.数值试验结果表明,与扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)和不敏卡尔曼滤波(unscented kalman filter,UKF)相比,PF更适用于RFC这类高度非线性反演问题,可有效提高反演结果的稳定性和精度.     

光纤水听器相位生成载波解调非线性因素的抑制方法

为了消除非线性因素对相位生成载波解调结果的干扰,降低相位生成载波解调过程中低通滤波器的频响特性对相位生成载波解调结果的影响,该文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波椭圆参数估计的相位生成载波微分交叉相乘解调方法。该方法在综合考虑各种非线性因素对相位生成载波微分交叉相乘解调结果的影响的基础上,对传统的相位生成载波微分交叉相乘解调过程进行了改进。经过计算机仿真和实验验证,该文所提出的扩展卡尔曼滤波微分交叉相乘方法能够有效地抑制非线性因素对相位生成载波解调结果的干扰,相比传统的相位生成载波微分交叉相乘方法,其信噪比提高了35.0 d B,总谐波失真降低了30.7 dB,信噪谐波比提高了31.0 dB,且扩展卡尔曼滤波微分交叉相乘方法受解调过程中低通滤波器频响特性的影响较小。     

混合退火粒子滤波器

针对非线性、非高斯系统状态的在线估计问题，提出一种新的基于序贯重要性抽样的粒子滤波算法. 在滤波算法中，用状态参数分解和退火系数来产生重要性概率密度函数，此概率密度函数综合考虑了转移先验、似然、噪声的统计特性以及最新的观察数据，因此更接近于系统状态的后验概率. 理论分析与仿真实验表明该粒子滤波器的性能明显优于标准的粒子滤波器和扩展卡尔曼滤波器. 关键词： 非线性 非高斯 粒子滤波 序贯重要性抽样