顾及基准点误差的自由设站平差及精度分析

观测误差和基准点误差是影响全站仪自由设站精度的2个重要因素。目前通常采用经典约束平差法进行自由设站数据处理,测站平差后,基准点误差会以原始数据误差的形式影响设站点坐标和碎部点坐标。在分析全站仪自由设站基本原理基础上,基于坐标转换思想建立同时考虑基准点误差和全站仪观测误差的自由设站平差模型,并给出具体的求解方法。实验结果表明:较大的基准点误差会对自由设站平差结果的精确度带来不利影响,基准点精度较高时,新平差模型结果与约束平差结果相当;基准点精度较低时,新平差模型结果较约束平差结果更优。

基于GPS的高速公路车速全程监控方法研究

对高速公路车速进行有效监控与管理,是抑制违章超速行驶、减少高速公路交通事故的重要手段。现有的基于点速度和区间平均速度的高速公路车速监控方法,难以准确反应出车辆的实际行驶状态,实施效果有限,可靠性较差。文中提出基于GPS和地图匹配技术的高速公路车速全程监控和管理方法,建立相关算法的数学模型。经过理论分析和实例验证,车速监控与管理方法能实现高速公路车速的全程监控,极大地提高车速安全监控和管理的可靠性、准确性和有效性。

高速铁路CPⅢ网平差起算点兼容性研究

起算点的兼容性直接影响约束平差成果的质量,CPⅢ测量工作中要联测大量的已知点,区段搭接时要以重叠区段的部分上段成果作为约束点,因此,对起算点进行兼容性分析是十分重要和必要的。文中提出适用于CPⅢ网的平差起算点兼容性检验方法和兼容性较差起算数据探测方法,并在理论分析的基础上通过实测数据,计算分析并验证这些方法的合理性与科学性。

CPⅢ区段搭接严密平差法研究

基于统计检验理论,对CPⅢ区段搭接严密平差法进行了进一步的研究分析,提出了新的搭接点对选择方法-坐标差异性检验法,并阐述了该方法的数学模型。通过理论分析和实例验证表明:在CPⅢ相邻区段搭接处理时,对搭接区段同名参数在前后两区段的测量平差值进行差异性检验,以此为基础选取搭接点对更为科学合理;在置信区间内的t(f)值越小,就越有理由认为坐标差异性不显著,当桩点的X、Y坐标差异性检验参数t(f)值均小于临界值时,可认为该点坐标没有明显差异,该点可作为搭接点,反之则不能;选取t(f)值较小的点作为搭接点,可以很好地实现相邻区段的平顺搭接。

高速铁路轨道控制网测量数据质量控制研究

高速列车要实现安全平稳地高速行驶,轨道必须具有高平顺性,作为铁路轨道铺设和运营维护的测量基准——轨道控制网(CPⅢ)必须精确可靠。CPⅢ网跨度大、网形结构复杂,其观测数据误差、平差基准的原始数据误差和分段衔接误差等因素会影响控制点的精度和可靠性,最终会影响到轨道的高平顺性建设和评判。在现有的技术规范基础上,以轨道平顺性控制为目标,进一步提高轨道控制网测量数据精度和可靠性,完善高速铁路测量数据质量过程控制的理论和技术体系,确保高速铁路高标准建设和列车高速、平稳、安全运行,是高速铁路测量理论领域值得探索研究的课题。论文借鉴大系统控制理论和多元质量控制与诊断理论的思想,构建起轨道控制网全局式数据质量控制体系(global data quality control system of CPⅢ,GDQCS-CPⅢ),主要成果如下。

引入拉格朗日算子的最佳线性回归模型选择

基于同时考虑自变量和因变量测量误差的线性回归模型,首先将众多待选模型统一为附有约束条件的线性回归模型,然后采用含有多个备选假设的假设检验理论,并以拉格朗日算子构造假设检验统计量,提出最佳线性回归模型选择方法。实验结果表明,该算法可以获得符合观测数据实际的最佳线性回归模型,而且较改进后的线性假设法更简便。

L1范数探测粗差失效的观测量识别方法

粗差发生时,L 1范数估计求得的条件方程闭合差较最小二乘估计(LS)的残差更能集中反映粗差,从而有助于粗差的发现与定位。然而,存在一类观测值,虽然其具有粗差发现和定位能力,但在采用L 1范数估计解决粗差探测问题时,无论含有多大量级粗差都不能准确定位,为叙述方便,称其为L 1抗差性失效点(robustness failpoint in L 1-norm estimation,RFP-L 1)。显然,只有判定测量系统不存在RFP-L 1,或存在时能够准确判断其是否含有粗差,才能保证基于L 1的粗差探测结果的准确、可靠,此过程中,RFP-L 1的识别是问题解决的基础。本文由条件方程,推导出观测值粗差对条件方程闭合差绝对值和的影响系数计算式,得到了最小影响系数大小与观测值是否为RFP-L 1的判别关系,并探讨了存在RFP-L 1的测量系统设计矩阵数值特点,提出了判断RFP-L 1观测值的方法。仿真试验表明,最小影响系数反映了观测值粗差对L 1范数估计目标函数的影响大小,非RFP-L 1和RFP-L 1的最小影响系数具有分别等于1和小于1的规律性,同时得出,若观测方程中系数矩阵只有±1和0,对应的观测量均不属于RFP-L 1。

一种基于特征子空间的改进动态核主元分析方法

针对传统的动态核主成分分析(dynamic kernel principal component analysis,DKPCA)用于大样本数据集的故障检测时,占用计算机内存大、计算复杂度高等不足,提出一种基于特征子空间的DKPCA算法(EFS-DKPCA)。该方法通过构建具有较小维数特征子空间上的正交基来简化核矩阵K,从而降低DKPCA的计算复杂性。与DKPCA方法相比,该方法具有更高的计算效率,且只需较小的计算机存储空间。将该方法应用于TE(tennessee eastman)过程,仿真结果显示,两者诊断结果大致相同,而所需时间大大减小,说明了本算法的有效性。

复线铁路并行段右线参数算法研究

根据铁路建设项目施工需要,在系统学习分析相关文献的基础上,对于复线铁路并行段右线参数算法进行研究,提出采用平行线法和几何法分别推算右线交点平面坐标和变坡点里程的思路,并利用实测数据进行检验,证明该算法的正确性和便捷性,对复线铁路工程施工和维护具有一定的应用价值。

基于二分法的KPCA核参数优选

核主元分析(kernel principal component analysis, KPCA)方法利用核函数把输入空间中的非线性问题转化为特征空间中的线性问题,目前被广泛应用于非线性过程工业的故障检测.采用KPCA算法进行故障检测,核函数中核参数的选择是影响检测结果准确性和可靠性的重要因素.然而,在实际应用中,大多时候是根据经验或采用交叉验证方法进行核参数的选取,因此,通常需要对核参数的取值进行反复调整.这不仅有碍于实现故障检测的自动化、智能化,还难以保证找到的核参数为最优值,从而影响故障检测性能.为此,文中基于二分法思想,提出一种新的KPCA核参数优选方法,并将其用于田纳西-伊斯曼过程(tennessee eastman, TE)故障检测.实验结果表明,该算法能够有效解决KPCA的核参数优选问题,进而确保故障检测结果的准确性和可靠性.

高铁CPⅡ交叉双导线网最小独立闭合环集确定方法

针对高铁隧道段CPⅡ交叉双导线网观测数据粗差检核问题,该文在挖掘分析控制网结构特点基础上,提出一种CPⅡ交叉双导线网最小独立闭合环集搜索算法。该算法基于分治法思想,将整个控制网的独立闭合环搜索分解到各个四边形,通过确定各四边形产生的最小独立闭合环子集,实现CPⅡ交叉双导线网最小独立闭合环集的自动搜索。基于该算法研发了相关软件系统,并以某客运专线隧道CPⅡ网实测数据为例进行实验和分析。实验结果表明,该文方法可以高效确定CPⅡ交叉双导线网的最小独立闭合环集,从而实现对外业观测数据的粗差检核;重测含有粗差的观测值,可有效提高CPⅡ交叉双导线网的精度和可靠性。

顾及观测空间信息的CPⅢ网多维粗差可区分能力分析

高铁轨道控制网(CPⅢ网)是一个自由测站、自动观测的边角同测后方交会测量网,其观测值间的粗差可区分性除了与控制网设计空间有关外,还会受到全站仪自动观测等观测空间因素的影响.为此,在由粗差判断方程得到CPⅢ网多维观测值粗差可区分能力的设计空间相关关系基础上,考虑CPⅢ网数据采集中全站仪自动观测特点,引入观测值时序相关性,将观测值间的可靠性关系由传统只考虑设计空间影响扩展到综合评价设计空间和观测空间影响,挖掘得到符合CPⅢ网测量实际的多维粗差可区分能力的规律;然后,采用蒙特卡罗方法验证顾及观测空间信息的CPⅢ网多维粗差可区分能力的正确性.研究结果表明:CPⅢ网观测值可靠性会受到观测空间的影响,在粗差探测实践中应予以考虑;CPⅢ网中每个测量边观测值均有粗差发现与定位能力;观测同一个目标点的3个测量边中最多可发现并定位1个测量边中的2个粗差;当测站点无错误时,1个测站观测n个目标点的n个测量边中,最多可以发现并定位└n/2┘个测量边中的2└n/2┘个粗差.