北斗双频组合动对动高精度相对定位新算法

针对动对动相对定位基线矢量实时变化导致整周模糊度浮点解在动态情况下难以快速精确求解的问题,提出了一种北斗双频动对动相对定位算法:对组合双差方程基线向量的系数矩阵进行奇异值分解,并变换组合双差方程以消除基线参量,将变参数估计问题转化为定参数估计问题,然后采用递推最小二乘算法实时推算组合模糊度的浮点解及其协方差矩阵,在此基础上,采用最小二乘模糊度降相关平差法(LAMBDA)搜索和固定组合模糊度。试验结果表明,该方法能够快速准确固定组合模糊度,与单频解算相比,初始化时间用时更短,基线误差在5 cm以内,能较好地适用于动对动相对定位。     

改进的PSO与ACO混合搜索GNSS整周模糊度算法

针对蚁群传统算法在计算GNSS整周模糊度过程中由于缺少初始信息素而产生搜索效率低下问题,提出改进的粒子群(PSO)与蚁群(ACO)混合搜索GNSS整周模糊度算法.在搜索初期,由于改进粒子群算法具备收敛速度快的优势,进行粗搜索获取次优解,并以此来初始化改进蚁群算法的信息素分布,最后完成整周模糊度的细搜索.基于经典算例和实...     

GPS快速定位中相位模糊度动态解算的一种正则化方法

针对GPS快速定位中少数历元组成的法方程存在严重病态性的问题,研究了GPS单频整周模糊度快速解算的新方法:即首先采用改进SVD分解获得系数矩阵的精确奇异值,避免了较小奇异值抖动的影响;然后基于改进SVD分解结合法矩阵病态性特点,设计了一种改进Tikhonov正则化方法,合理构造了正则化矩阵,有效抑制法矩阵的病态性。算例表明:与LS估计-LAMBDA方法和Tikhonov正则化-LAMBDA方法相比,新方法能够有效降低法矩阵的条件数约3个数量级,仅解算4个历元数据,浮点解偏离真值的方差从41.89减小到1.04,可以快速获得准确、稳定的模糊度浮点解。模糊度固定性能结果进一步表明,新方法显著地提高模糊度搜索效率和成功率,解算成功率提高100%。     

载波相位差分相对定位在航天器对接中的应用

将GPS载波相位差分技术应用于航天器自主对接,提出了一种在单频接收机条件下的整周模糊度快速求解方法,首先采用载波相位平滑伪距差分技术进行相对定位,估计模糊度的浮点值,而后通过LAMBDA搜索法求解得到整周模糊度,最后通过最小二乘方法实现相对定位。该方法求解过程简单,并可在基线较长情况下解算模糊度。仿真结果表明,当两航天器相距小于100km时,通常20s即可求解模糊度,最长不超过45s。模糊度确定后,采用整周约束解进行相对定位,相对定位的均方差为0.006m,能很好地满足航天器对接的精度需求。     

基于最优组合的长基线网络RTK三频载波模糊度快速解算

针对三频载波模糊度解算TCAR法因电离层、观测噪声等误差影响而导致长基线模糊度解算可靠性较低的问题,提出了一种改进的适用于长基线网络RTK的TCAR方法.该方法继承了传统TCAR法逐级固定整周模糊度的思想,充分根据模糊度解算中每一步骤不同特点及不同目的选择最优组合观测值.首先,利用组合限制条件确定超宽巷模糊度解算最优组合;然后,引入平滑思想提高电离层残差估计精度,同时结合求解窄巷模糊度的WL/NL最优组合快速获得窄巷模糊度;最后,通过线性无关宽巷与窄巷组合模糊度实现基础载波模糊度准确解算.算例分析表明,基于最优组合的改进TCAR法有效提高了模糊度解算的成功率,实现了长基线网络RTK三频载波模糊度的快速解算.     

GPS载波相位双差整周模糊度在航求解

鉴于整周模糊度的快速解算是GPS载波相位测姿的一个主要技术难题,从系统实时性、动态性要求出发,给出了一个整周模糊度的快速解算的新方法。其主要特点为:利用三角函数约束条件减少模糊度搜索范围,优选指标不受基线运动状态影响,可利用多历元动态基线数据进行平差。实验结果验证了该算法的有效性。     

变基线约束的GNSS单频单历元姿态测量新算法

针对基于值域的GNSS姿态测量算法没有考虑工程应用中基线小动态变化的问题,推导了模糊度反约束值域搜索算法的搜索误差模型,研究了该误差模型对算法成功率的影响,分析了利用基线残差最小固定模糊度在工程应用中的不可靠性,提出了变基线约束的单频单历元姿态测量新算法:以基线长度小动态变化为约束,以惯性导航设备(INS)提供的粗略方位角、俯仰角为辅助,通过对基线长度、俯仰角、方位角三维搜索确定模糊度搜索域,以基于模糊度残余最小的无参化目标函数固定模糊度。试验结果表明,新算法能够在基线动态变化±10 cm、方位角偏差±5°、俯仰角偏差±5°情况下,实现模糊度的单频单历元固定和载体高精度姿态测量,并具有较高的成功率。     

LAMBDA算法的部分模糊度固定及性能分析

模糊度解的可靠性对GPS精密定位至关重要.针对GPS定位中存在的残余误差及未改正偏差降低模糊度固定成功率的问题,在LAMBDA算法的基础上推导了不完全模糊度固定的数学模型,提出了以模糊度浮点解方差为依据、以模糊度固定成功率为约束条件的最优子集选取方法.对选取的模糊度子集进行LAMBDA部分固定测试分析.结果表明,与传统LAMBDA模糊度固定法比较,部分模糊度固定不仅减小了模糊度搜索空间,缓解了计算负担,而且提高了模糊度解的可靠性.     

基于伪距宽巷组合的GPS模糊度固定方法

中长基线模糊度快速解算是GPS网络差分技术的核心内容。根据网络差分模糊度固定只用于基线解算而不用于定位的特点,通过对常用GPS原始观测数据组合方式的分析,提出伪距宽相组合的数据处理方法,有效消除了电离层、对流层传播误差,形成抗差性强、大气误差自由的GPS组合观测值;在此基础上引入双差伪距宽相组合进行模糊度浮点解并建立法方程,应用高度角与大气误差的关系构造权阵,对常规LAMBDA算法进行了改进,形成一种适合GPS网络差分的中长基线模糊度解算方法。对三个参考站同步观测数据的实际测试结果表明：使用该方法网络模糊度解算时间小于300s,基线长超过60km,并满足闭合性原则。     

一种改进的LLL模糊度规约算法

整周模糊度的高效解算是GNSS高精度数据处理中的关键,基于格论进行GNSS模糊度估计时需要通过格基规约来实现最优整周模糊度向量的快速搜索。针对高维情况下常规LLL规约算法辅助整周模糊度解算存在规约耗时较长和规约性能有限的问题,引入最小列旋转QR分解技术对基向量进行预排序,采用延后尺度规约和部分尺度规约来减少规约过程中的冗余尺度规约,以改善LLL算法的执行效果。分别通过模拟和实测数据进行实验,结果表明:改进后的LLL算法可以明显降低格基规约耗时,实测环境下其规约效率相比于传统方法提高了约10倍,且能够保证较好的规约性能,从而有效提升高维模糊度的解算效率。     

Performance analysis of IDEAL algorithm for three‐dimensional incompressible fluid flow and heat transfer problems

Recently, an efficient segregated algorithm for incompressible fluid flow and heat transfer problems, called inner doubly iterative efficient algorithm for linked equations (IDEAL), has been proposed by the present authors. In the algorithm there exist inner doubly iterative processes for pressure equation at each iteration level, which almost completely overcome two approximations in SIMPLE algorithm. Thus, the coupling between velocity and pressure is fully guaranteed, greatly enhancing the convergence rate and stability of solution process. However, validations have only been conducted for two‐dimensional cases. In the present paper the performance of the IDEAL algorithm for three‐dimensional incompressible fluid flow and heat transfer problems is analyzed and a systemic comparison is made between the algorithm and three other most widely used algorithms (SIMPLER, SIMPLEC and PISO). By the comparison of five application examples, it is found that the IDEAL algorithm is the most robust and the most efficient one among the four algorithms compared. For the five three‐dimensional cases studied, when each algorithm works at its own optimal under‐relaxation factor, the IDEAL algorithm can reduce the computation time by 12.9–52.7% over SIMPLER algorithm, by 45.3–73.4% over SIMPLEC algorithm and by 10.7–53.1% over PISO algorithm. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于支持向量机替代模型的可靠性分析

建立了基于支持向量机回归算法和分类算法的替代模型可靠性分析方法,与蒙特卡罗法结合,采用拉丁超立方抽样技术,进行隐式极限状态函数的可靠度计算。讨论了相关参数对支持向量机模型性能的影响,并通过遗传算法进行参数优化,为支持向量机模型的参数选择提供了依据。研究了不同训练样本数量对支持向量机模型预测值精度的影响,进一步证实了支持...     

Nonlinear Krylov subspace methods for solving nonsmooth equations

IntroductionConsider the nonsmooth equationsF(y)=0,(1)whereF:D Rn→Rn.In1993,Qi and Sun[1]proposed the generalized Newton method forsolving Eq.(1)yk 1=yk-Vk-1F(yk),(2)whereVk∈F(yk)is the generalized Jacobi matrixofF[2],F(y)=Co{lyii→myyi∈DF F(yi)},andpr…     

大型结构特征值问题的Lanczos子结构并行算法

本文利用子结构和Lanczos方法,提出了大型结构固有频率与模态的并行解法。该方法在Lanczos方法的求解过程中,仅利用子结构刚度阵和质量阵并行进行凝聚,进而求得新的迭代矢量,最终求得三对角阵对应的特征值和特征向量。该算法在西安交通大学ELXSI-6400并行计算机上程序实现,计算结果表明能有效地节省计算时间和计算机的内存,为一种有效的大型工程结构动力问题的求解方法。     

Comparison of SIMPLE- and PISO-type algorithms for transient flows

Various pressure-based schemes are proposed for transient flows based on well-established SIMPLE and PISO algorithms. The schemes are applied to the solution of unsteady laminar flow around a square cylinder and steady laminar flow over a backward-facing step. The implicit treatment and the performance of the various schemes are evaluated by using benchmark solutions with a small time step. Three different second-order-accurate time derivatives based on different time levels are presented. The different time derivatives are applied to the various schemes under consideration. Overall the PISO scheme was found to predict accurate results and was robust. However, for small time step values, alternative schemes can predict accurate results for approximately half the computational cost. The choice of time derivative proved to be very significant in terms of the accuracy and robustness of a scheme. Significantly, the one-sided forward differencing scheme was the most successful used in conjunction with a strongly implicit-based algorithm. However, a greater degree of accuracy was achieved using the standard PISO algorithm with the Crank–Nicolson time derivative. Recommendations for future work are discussed. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

结构性软土弹塑性模型的隐式算法实现

对于考虑软土结构性的高度非线性弹塑性本构模型,在采用Newton-CPPM隐式算法对模型进行数值实现的过程中容易出现Jacobian矩阵奇异和不收敛问题。为此,本文提出了两种改进隐式算法。考虑到Newton-CPPM隐式算法是局部收敛性算法,因此引入大范围收敛的同伦延拓算法对Newton-CPPM算法的迭代初值进行改进,形成了同伦-Newton-CPPM算法。考虑到Newton-CPPM隐式算法单个迭代步的计算量过大,因此借鉴显式算法的思想提出一种两阶段迭代算法,第一阶段先求出一致性参数,第二阶段采用类似于显示算法的方法进行回代得出状态变量的值。然后,以考虑软土结构性的SANICLAY模型为例,从弹塑性本构模型的组成和算法的特点两个角度分析了引起Jacobian矩阵奇异和不收敛问题的原因,并且在单单元计算的基础上,对全显式算法、传统隐式算法和两种改进隐式算法在计算收敛性、计算精度和计算效率方面进行了对比。最后,将同伦-Newton-CPPM算法和传统隐式算法用于地基承载力多单元计算中,结果表明该算法能够有效地解决Jacobian矩阵奇异和不收敛问题。      

两种滑动轴承油膜压力计算方法的比较

对常用的两种计算滑动轴承油膜力的方法进行了比较。一种是在迭代求解雷诺方程过程中,如果出现角压力,则用零压力来替代的方法;另一种是根据质量守恒理论（ＪＦ０理论）,由Ｅｌｒｏｄ等人提出的空穴算法。指出用负压力充零的方法代替Ｅｌｒｏｌｄ空穴算法,误差不大,但却可以克服Ｅｌｒｏｄ空穴算法不稳定和振荡的缺点,大大节约计算时间。     

面向星敏感器的星模式识别算法

介绍了到目前为止出现的所有面向星敏感器的星模式识别算法,它们是概率统计算法、三角形算法、匹配组算法、网格算法、奇异值分解算法、神经网络算法和遗传算法,并分两组比较了它们的性能,给出了具有指导意义的结论。     

结构健康监测中的传感器布置方法及评价准则

综述了结构健康监测中常用的传感器布置方法及其评价准则研究的最新进展. 重点分析了几种常用 传感器布置方法间数学本质上的内在联系, 尤其是讨论了有效独立法与模态动能法之间的关系、有效独立法 与QR 分解法和MinMAC 法的区别与联系. 通过一个梯形结构对比了各种传感器的布置方法所给出的传感 器位置组合. 讨论了目前常用的5 种传感器布置方法评价准则, 并阐明其中两个准则与作者所提出准则间的关系.      

船用捷联惯性导航系统姿态算法精度评估研究

分析了捷联惯性导航系统姿态解算中不可交换性误差产生原因，提出并分析了一种旋转矢量误差估计模型，并从该模型出发推导了几种高精度的捷联姿态算法，提出了由角速度提取角增量的梯形算法。以船舶为应用对象，进行了数字仿真和算法精度分析比较，结果表明：等效旋转矢量法和梯形算法可以提高系统的姿态解算精度。