预应力混凝土梁桥短线匹配法的抗差估计方法

针对预应力混凝土梁桥短线匹配法线形控制问题,充分考虑节段梁控制点测量值中可能出现的随机误差与粗差,提出一种附有条件限制的总体最小二乘抗差估计方法,适用于短线匹配法线形控制;推导了解算方法,并给出了具体的解算步骤;以黄茅海跨海通道工程6×60 m连续刚构中的某一跨为基准进行了数据模拟。结果表明:该方法可以实时地修正施工中各类误差导致的预制线形变化,有效地阻止了施工误差与测量误差在后续节段梁中的不断积累;与既有算法相比,所提算法的计算结果准确度最高,不仅在终端节段末端与基准线形的差值均值最小,而且在代表整体线形连续性的偏差平方和均值上与最小二乘法的结果相近,优于传统的选点控制方法。

LS-SVM和抗差估计的GNSS/INS紧组合欺骗检测算法

针对传统欺骗检测算法对斜率较小的斜坡式欺骗检测时间过长、虚警率和漏检率偏高等问题,提出一种最小二乘支持向量机(LS-SVM)和抗差估计的全球卫星导航系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)紧组合欺骗检测算法。所提算法通过抗差自适应调整增益矩阵,有效削弱欺骗对新息的影响,将抗差优化的训练数据集经LS-SVM回归得到的预测新息来代替滤波器中的欺骗新息,从而进一步提高对斜率较小的斜坡式欺骗检测处理能力。仿真结果表明:在检测欺骗值为0.1 m/s的斜坡式欺骗时,所提算法与传统算法相比,检测时间缩短26.65%,虚警率降低40.63%,定位精度提高72.72%。所提算法具有检测快、虚警率低的优势,适用于GNSS/INS紧组合导航用户的斜坡式欺骗检测。

三阶目标状态抗差估计

针对雷达组网滤波过程中的系统误差问题,本文在双站二阶抗差估计的基础上提出了一种在三站组网情况下减少航迹滤波系统误差的三阶抗差估计方法,并探讨了在两种不同布站方式下该方法对于减少滤波系统误差的效果。仿真结果证明,该方法在第一种布站方式下能够有效减少组网滤波过程中在距离维、方位维、俯仰维测量时产生的系统误差。

GNSS-R潮位监测抗差估计

针对GNSS-R反演潮位过程中,由测站天线相位中心与潮位基准面高度的不确定性造成的误差,本文提出了基于抗差估计的优化方法。通过确定观测值的最优权重,削弱水面高度粗差反演值,求解高精度测站高度,进而提高GNSS-R反演潮位的精度。基于HNLC、SC02、TDAM、TPW2这4个IGS GNSS连续运行跟踪站的数据,进行潮位反演试验,结果表明,与传统反演方法相比,本文方法计算所得测站高度分别提升了1.01、1.31、16.2、1.22 cm,反演潮位的均方根误差分别降低了26.7%、34.4%、84%、31.6%。同时,还证明了本文方法求解出的自潮位基准面起算的测站高度,可应用于后续无验潮站或验潮站数据中断情况下潮位的反演。

基于抗差估计与改进GSA数据挖掘的配网异常数据聚类检测方法

配电网异常数据检测与辨识是智能配电网态势感知技术的核心基础。针对传统状态估计的残差污染与淹没问题,同时为使基于聚类分析的数据挖掘方法免于受初始分类和训练样本选取的影响,提出一种融合状态估计与数据挖掘技术的配网异常数据聚类辨识改进方法。该方法基于指数型目标函数抗差状态估计,计算配网最佳量测估计值,并以系统所有量测量的相对估计误差作为聚类辨识的待检数据集;采用改进GSA的智能算法快速搜寻最优聚类个数和初始聚类质心,实现异常数据的分组聚类检测,获得了较高的估计精度和辨识准确率。算例分析验证了方法的有效性和适用性。

抗差估计在多星近似等高法中的应用

传统天文测量中,利用多星近似等高法测定天文经纬度时默认平差解算过程中的权矩阵为单位阵,在一定程度上影响了观测定位精度。为了综合考虑已知的误差项和尚未确定的影响因素,利用抗差估计调整观测数据的权值来降低异常观测量对定位结果的影响。为此,提出将IGGⅢ抗差估计方案引入平差解算,根据前一次解算结果的中误差大小动态调整方案阈值系数,实现权矩阵结构的动态迭代更新,并推导出详细的解算公式。通过实地观测并结合仿真试验验证了理论可行性,能够在高精度全站仪观测条件下将天文定位精度提升10%以上,并且证明抗差方案可以有效削弱不良选星空间结构对于解算结果的影响。

抗差估计在激光点云平面特征提取中的应用

针对真实数据场景中点云平面特征提取易受到感兴趣区域外其他地物点云影响,造成拟合平面与实际平面相差较大、地物特征分类精度较低、参考数据可靠性差以及平面形变监测失效等问题,提出一种基于抗差估计的点云平面高精度提取与拟合方法。该方法从随机模型的角度出发,使用权函数以平面拟合残差量重构权阵,新权阵中拟合残差小的点相应权值不变、残差大的点(高程异常点)相应权值变小,以降低甚至去除异常点对平面拟合的影响,从而获得最优的平面特征数据。基于多组数据和模型的实验结果表明:所提方法较好地排除了高程异常点的影响,各组实验拟合RMSE(均方根误差)均减小75%以上,平面提取结果稳定可靠,可为平面结构形变监测提供高精度的基础数据。

压缩型抗差估计

讨论了测量平差中粗差和病态性同时存在时的参数估计问题。针对抗差估计不能抗拒病态性干扰的缺点 ,运用有偏估计的压缩变换方法 ,提出了一种新的估计——压缩型抗差估计 ,理论分析和模拟计算表明 ,新估计不但能有效地减免粗差的影响 ,而且能显著地消除病态性的干扰 ,是一种性能良好的估计。

基于IGGⅢ权函数的平面点云抗差估计

三维激光扫描技术在建筑物表面测量中已经得到越来越多的应用,针对平面点云中的小粗差在抗差估计中难以剔除的问题,将IGGⅢ权函数与加权总体最小二乘法相结合,提出了IGGⅢ权函数抗差估计方法。分别采用验后方差估计法、Huber权函数抗差估计法、IGGⅢ权函数抗差估计法对两组点云进行平面拟合计算。结果表明,通过对IGGⅢ权函数抗差估计模型中K0、K1的设置,可以有效地将点云进行分层定权处理,与验后方差估计法相比,通过多次迭代过程,有效降低淘汰段的小粗差对点云平面拟合的影响。与Huber权函数抗差估计法相比,IGGⅢ权函数抗差估计法对可疑段的过大误差进行降权处理,使其平面拟合精度更高。

大地测量相关观测抗差估计理论

相关观测异常诊断、质量控制是测量数据处理领域亟待解决的难题之一。分别从方差膨胀模型和相关权元素压缩模型入手研究了相关观测的质量控制理论和方法 ;给出了误差影响函数 ;构造了方差膨胀函数和权因子收缩函数 ;利用观测量的等价协方差阵和等价权矩阵讨论了相关观测质量控制的计算方法。该等价协方差矩阵和等价权矩阵不仅保持了原有协方差矩阵和权矩阵的对称性 ,而且保持了原有协方差矩阵的相关性不变。计算结果表明异常观测的方差膨胀法和等价权法能有效地控制异常观测对参数估值的影响。

抗差估计理论及其在电力系统中的应用

简单介绍了抗差估计理论的发展过程、基本思想、若干重要概念和常用的抗差估计方法。介绍了国外抗差估计理论应用于电力系统状态估计方面的研究情况，提出了值得继续研究的一些问题，指出将抗差估计理论应用于电力系统实时控制和负荷预报等领域具有重要意义。

考虑多时段量测随机误差的变压器参数抗差估计方法

针对参数估计值受量测误差影响而随机变化的问题,基于三绕组变压器三侧的相量测量单元(PMU)或数据采集与监控(SCADA)系统多时段量测信息,提出了变压器电抗参数的抗差估计方法。首先,以变压器三侧的支路电流向量、中性点电压及电抗参数为状态变量,建立三绕组变压器的多时段PMU或SCADA量测方程及对应的增广最小二乘电抗参数估计模型,并采用高斯牛顿法求解。其次,以变压器电抗参数的最小二乘估计值为样本,以随机样本的方差系数门槛值为收敛判据,迭代计算变压器电抗参数最小二乘估计值的均值,并将其作为最终的参数估计值。由于采用均值估计方法并选择了合适的均值样本数,因而文中所述方法具有明显的抗差性优势。考虑典型500kV三绕组变压器的不同负载水平,仿真分析了其最小二乘参数估计值的随机变化特点,同时验证了文中模型和方法的有效性。

AR模式误差修正方程参数抗差估计

把抗差理论引入自回归(Auto Regressive,简称AR)模型的参数估计中,利用抗差系统具有的抗差能力,可以阻止非正常因素进入系统,保证洪水预报精度.为此,首先介绍几种常用估计方案(Huber估计、IGG估计)的抗差特征函数,然后与传统的最小二乘法进行比较,最后给出算例.算例表明:对于正常观测值,采用Huber法、IGG法及LSM法均能取得比较满意的结果;如观测值中存在粗差(非正常值),则用LSM法估计的结果就很不合理,而用Huber法及IGG法能取得较好结果.

基于中位参数初值的等价权抗差估计方法

等价权抗差估计法保留最小二乘估计处理正常观测值的优良特性,但其抗差性与初值关系极大,若用最小二乘估值作初值,必定会影响其抗差性。中位数法具有很好的抗差特性,但它只用部分观测数据计算参数估值,丢失大量有效信息。基于中位参数的抗差估计方法,在有限样本时,给出其崩溃污染率的估算方法。根据中位参数法和等价权抗差估计法的各自优点,先用中位参数法计算初值,再用等价权抗差估计法计算最终的参数估值。试验结果表明:该方法比基于最小二乘初值的等价权法具有更强的抗差性,比中位参数法的计算精度高。

基于抗差估计方法的WSN节点定位算法研究

针对无线传感器网络在实际应用中,节点间测距结果往往含有粗差,并会严重影响未知节点坐标估计值的准确性和可靠性这一问题,引入抗差估计理论,采用IGGⅢ权因子函数,设计了一种基于抗差估计的节点定位算法。该算法能对含有不同幅度的测量误差分别采取保权、降权和淘汰等相应处理,明显提高定位精度。仿真实验表明:在无粗差的情况下,本文算法与经典最小二乘定位算法的定位效果保持了良好的等效性;在含有粗差的情况下,本文算法借助于选择的阈值,对不同的粗差采取剔除以及降权等适当处理,比经典最小二乘定位取得了更高的定位精度,保证了估计结果的无偏性,体现出良好的抗差性能。

Gauss-Markov模型的t型抗差估计

测量中对含粗差的数据的处理通常采用基于等价权法的抗差M-估计,等价权及其临界值的选取决定了参数估计的效率和抗差性。本文将近年来统计界提出并有较深入理论研究的t型估计引入测量平差中,提出Gauss-Markov模型的t型抗差估计及其算法,并进行了模拟计算。t型抗差估计具有很好的统计性质;其求解采用EM算法,计算快捷稳定,收敛性好,可同时求解出位置参数和方差因子的抗差估计;t分布的自由度可方便地调节估计的效率和抗差性。计算结果显示,t型抗差估计受粗差影响不大,具有较好的抗差能力。

抗差估计中几种选权迭代法常数选取的探讨

常规抗差估计中采用选权迭代法时常数的取值是否合理直接关系到平差过程能否顺利进行和平差结果的优劣，本文通过对目前几种选权迭代法中常数的选取进行研究；得出：常数按K1=max（｜（v1-l1）｜）、C=max（｜（vi-li）｜）取值时，能有效解决常规取值方法（K．=3．0-8．0或K．=3．0-6．0，C=8）在粗差较大时出现秩亏、法方程系数矩阵奇异的现象，导致平差不能进行或者平差结果出现严重扭曲的问题，同时本文论述了在确保有解的情况下得到最优解的处理方法。

卫星精密轨道抗差估计的研究

建立了卫星精密轨道抗差估计批处理的模型，给出了抗差估计权函数，并从权函数、影响函数等方面论述了抗差估计批处理的抗差性，从理论上说明了抗差估计批处理能充分利用有效观测，限制了利用可用观测，排除了有害粗差影响，得到了正常模式下的最佳估值；给出了抗差估计批处理的计算步骤；应用激光测距数据对 Ｌａｚｅｏｓ卫星进行了精密定轨．结果表明，抗差估计比经典最小二乘估计得到的卫星轨道更稳定，由实际情况进一步说明了抗差估计批处理具有明显的抗差性．

顾桥煤矿GPS基准网坐标转换的高崩溃污染率抗差估计

为确保顾桥煤矿D级GPS平面基准网坐标系统转换后的质量,克服转换基准点中存在的位移对转换成果的影响,基于高崩溃污染率抗差估计理论,建立了坐标系统转换参数的估计模型及转换后GPS网的质量评价模型。顾桥煤矿D级GPS网转换后的成果表明,高崩溃污染率抗差估计能够实现平差系统对存在位移的转换基准点进行自动准确探测的目的,保留了GPS技术高精度的特点,为该矿区建立了可靠的测绘基准。

基于新息速率抗差估计的INS/GNSS组合导航系统欺骗检测算法

在INS/GNSS组合导航系统中常采用基于新息的欺骗检测算法。针对现有算法对同步式欺骗干扰的检测时间较长、漏警率和误警率较高的问题,提出了一种基于新息速率抗差估计的INS/GNSS组合导航系统欺骗检测算法。该算法将Kalman滤波估计得到的新息速率作为检测量来判断是否存在欺骗干扰,并利用抗差估计削弱欺骗干扰对新息序列的影响,通过调整等价权函数的参数进一步提高算法的检测能力。仿真结果表明:该算法对诱导速率为0.1 m/s的同步式欺骗干扰的检测时间缩短了60%以上,在3路以下的卫星信号被欺骗时,通过选择合适的检测门限,误警率和漏警率均能维持在4%以内。