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。     

在线整周模糊度快速解算法

本文介绍了利用差分GPS求解的基线向量,并用此基线向量来确定载体姿态的算法。重点介绍了一种在此特定的应用背景下整周模糊度的快速解算法。经实际数据检验,本方法能快速准确的确定整周模糊度,且解算出的载体姿态具有较好的精度。     

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.     

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。     

GPS在线求解载体姿态新法

介绍了求解两个GPS接收机之间基线向量的快速解算方法,并由此引出利用两个接收机来求解载体全姿态的新方法,通过仿真结果表明：此法可大大加速整周模糊度的解算速度,并且可以只利用两个接收机就能求解载体姿态。     

网络RTK参考站间模糊度动态解算中病态方程的一种解算方法

在网络RTK参考站间的模糊度估计中,若误差方程严重病态,将导致模糊度解与其准确值偏差较大或整周模糊度无法固定,因此提出了一种适于网络RTK模糊度动态解算的新方案：1）法方程病态性的判断;2）Tikhonov正则化解算病态方程;3）LAMBDA方法搜索固定整周模糊度。同时,深入研究了Tikhonov正则化矩阵的构造方法和正则化参数的选取准则。最后以实例验证了采用此方案解算病态方程是可行的,通过选取合适的正则化参数可以解得准确的整周模糊度;详细讨论了选择不同的正则化参数对模糊度解算结果的影响。     

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%。     

GNSS网络实时动态模糊度解算病态性解决策略

针对GNSS网络实时动态(RTK)参考站间模糊度解算病态性问题,分析了病态性对模糊度浮点解影响,并基于无电离层组合解算模糊度基本模型,提出了改善模型病态性的两种策略。1参数选取策略:针对高仰角卫星,采用相对天顶对流层参数代替常规双天顶对流层参数设置,减少待估参数以改善病态性;2参数相关性优化策略:将GNSS卫星模糊度解算分为较易固定和较难固定两类,首先获取较易固定模糊度整数解,并反演天顶对流层延迟信息,再将该信息作为先验信息对较难固定模糊度解算模型进行约束,通过减小天顶对流层与模糊度相关性改善病态性。算例分析表明:两种策略在初始历元法方程病态性就明显优于常规模型,且只要通过少数十几个甚至几个历元就能够快速减弱法方程的病态性。该方法不需要考虑附加矩阵或参数的设置,易于实际工程应用。     

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。     

基于改进人工鱼群算法的DGPS整周模糊度快速固定

为提高DGPS整周模糊度的搜索效率,将改进人工鱼群算法引入模糊度固定解搜索环节。在解算中首先根据GPS双差载波相位观测方程,利用卡尔曼滤波估计模糊度浮点解,针对短基线解算问题,以基线长度为约束确定模糊度搜索范围,进而采用LLL降相关算法对模糊度浮点解作降相关处理,最后利用附加整数约束的改进人工鱼群算法搜索整周模糊度固定解。算例分析结果表明,在与遗传算法的100次对比实验中,改进人工鱼群算法搜索平均用时1.6617 s,比遗传算法缩短2.4987 s,算法搜索速度更快,搜索效率明显提高。算法的模糊度搜索成功率为92%,高出遗传算法9%,搜索成功率得到有效提升。因此,与遗传算法相比,改进人工鱼群算法能够更为快速地得到整周模糊度固定解,且具有更高的搜索效率和成功率。     

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。     

基于最小搜索超椭球的GNSS模糊度固定及检验方法

为进一步简化GNSS模糊度解算流程,降低计算复杂度,重点提高LAMBDA算法的搜索效率,对模糊度解算作出以下改进:1)模糊度检验采用后验概率检验方法,并对其目标函数进行适当简化;2)把简化后的目标函数嵌入模糊度搜索过程,省去了单独的模糊度检验步骤;3)推导了模糊度空间最小搜索超椭球,把搜索区域限制在该超椭球中,缩小了搜索范围,从而大大降低了搜索复杂度。用三组实测数据实验比较了新方法和传统的LAMBDA方法,结果显示新方法搜索复杂度降低普遍在30%左右,最高可接近60%。理论推导和实验结果均证明了新方法的高效性。     

一种结构可靠性指标的搜索方法

提出了一种计算结构可靠性指标的搜索方法,即自动变步长搜索方法。该方法克服一次二阶矩方法的缺点,对于非线性功能函数非常有效。数值例题表明：这种方法具有很好的收敛性和较高的计算精度,且其收敛性与初始步长无关,可以用于复杂问题可靠度的分析。     

三曝光三相关PIV技术研究

对不等间隔三次曝光单幅记录的PIV粒子图像,本文提出一和中三相关位移诊断方法,三相关函数有两个次大峰,且不对称地人布在最大峰两侧,本方法可同时获得位移值及判别位移方向,可有效解决位移方向二义性问题,对线性涡流模拟粒子图像,应用本方法进行粒子位移诊断,结果证实了本方法对含涡复杂流动速度方向判别的有效性。     

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BP神经网络的风电机组钢混组合式塔架结构频率预测

风电机组塔架结构固有频率设计是风力发电结构体系设计的基础。针对风电机组新型钢混组合式塔架（“混塔”）结构固有频率传统理论计算和有限元法计算的不足,提出了基于BP神经网络算法进行频率预测的新方法。首先,利用有限元计算和分析,确定了训练模型的特征量和标签;然后,利用32个有限元计算样本,基于BP神经网络算法训练了可用于混塔结构频率分析的模型。经验证,该方法对混塔的一阶频率预测误差仅约为0.1%,具有很高的准确性;利用不同的样本集训练的模型也能快速准确预测混塔一阶频率,说明算法具有高度的稳定性;该方法还可用于预测混塔的多阶频率,结果仍显示出高度的准确性。此外,与基于有限元的频率计算相比,该方法具有突出的计算效率。整体上,本文提出的基于BP神经网络的混塔结构固有频率预测新方法,具有高度的可行性、精准性和高效性,可为风力发电机组塔架结构体系设计提供重要的指导。     

求解周期性三对角方程组的广义Thomas算法

给出了求解周期性三对角线性方程组的一种新方法。该方法能够快速、稳定地求解周期性三对角线性方程组。与传统方法相比，求解一个N阶周期性三对角方程时，本文的方法可减少N次计算。本文还证明了，传统用于求解三对角线性方程组的Thomas方法(追赶法)是本文方法的一种特例，本文的方法自然地可用于求解三对角线性方程组。     

爆炸冲击波强间断问题的高阶伪弧长算法研究

为了提高对冲击波强间断处的分辨率,通过引入弧长参数,使网格自适应地朝着间断处移动,并结合高精度WENO数值格式,进而达到了对大梯度物理量的高分辨率捕捉。针对网格移动造成的非均匀和非正交现象,通过坐标变换,使得计算过程在均匀正交的计算空间中进行。通过和有限体积下的数值结果对比,结合数值误差分析,可以看到高阶伪弧长数值算法不仅保证了高精度而且对间断的捕捉更加明显,在间断附近解的整体光滑性较好,网格的自适应移动使得解的奇异性得到了削弱,因此可以削弱高阶格式容易引起数值振荡这个缺点。最后采用高阶伪弧长算法计算了化学反应流问题,结果表明高阶伪弧长算法有着较快的收敛率,对于解决爆炸与冲击强间断问题有着较为明显的优势。     

露天矿边坡破坏概率计算混合遗传算法

将数值优化中的Powell法引入遗传算法中 ,提出了一种新型的混合遗传算法 ,并针对新疆雅满苏露天铁矿上盘边坡 ,提出了一种新的露天矿边坡破坏概率分析方法 ,计算结果表明本文方法准确可靠 ,克服了传统方法易陷于局部最优解的缺点。