陕西省GNSS连续观测系统建设与应用

全球卫星导航定位系统(GNSS)的出现使得GPS连续运行参考站网络逐渐成为主流的形变监测手段。为了推进陕西地区构造环境变化规律的认识,兼顾大地测量、气象预报以及国民经济建设等方面,陕西省地震局组织建设了陕西省GNSS连续观测系统。本文介绍了陕西省GNSS连续观测系统的构成,对基准网、网络通信系统、数据中心等三个主要组成部分的具体架构进行了详细叙述,最后对GNSS连续数据在地震监测预报中的应用做了简要介绍,今后将把系统广泛应用于国土、测绘等相关行业。

基于图优化的GNSS/双目视觉/惯性SLAM系统开发及应用

为提高机器人室外长航时定位精度,提出一种基于图优化的全球导航卫星系统(GNSS)/双目视觉/惯性同时定位与建图(SLAM)系统开发及应用。将空间中的线特征作为几何约束的补充,集成至前端的特征提取及后端的位姿优化线程,提升位姿解算精度。同时,以因子图构建联合优化的图结构,并推导出全局观测误差模型。近200 m的BullDog-CX机器人巡检结果表明,所提算法相比于VINSFusion和PL-VINS分别取得约12.6%及3.4%的定位精度提升,为室外机器人长航时导航提供了一种可行方案。

基于复合连续终端滑模控制的永磁同步电机位置伺服系统

为了提高永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的动态响应和抗负载扰动能力,提出一种基于高阶滑模观测器(HOSMO)的复合连续终端滑模控制(CTSMC)策略。首先,建立一个针对速度状态和集总不确定性估计的HOSMO。其次,通过引入状态和干扰估计信息构造基于积分器的终端滑模面,使系统能够精确跟踪期望轨迹。最后,通过综合趋近律和扰动前馈补偿技术,得到复合滑模控制(SMC)器。实验结果表明:所提出的控制策略能够有效地提高PMSM伺服系统的跟踪和定位性能,并且具有良好的鲁棒性和抗扰能力,能够在实际应用中取得良好的控制效果。

GNSS观测系统在南水北调中线工程变形监测中的应用研究

GNSS自动化变形观测技术可替代传统人工观测,提高监测实时性,降低工程运营成本,因而备受瞩目。基于南水北调中线工程,搭建了一套具有自主知识产权的GNSS观测系统。为验证系统样机观测精度,在南水北调中线工程沿线渠道开展了基于短基线精度的测试试验。试验结果表明,自主研发的GNSS接收机在短基线观测条件下,内、外符合精度较好,数据准确性置信水平较高,可为南水北调中线干线工程自动化变形监测提供服务。该应用对推动国家北斗GNSS设备产业化发展具有重大意义。

扩张状态观测器用于连续系统辨识

使用扩张状态观测器估计连续系统状态和最小二乘法估计系统参数，直接对连续系统进行辨识。仿真结果表明，不管是线性系统还是非线性系统，只要结构对参数是线性的，都能有效地将其参数辨识出来。

一类非线性系统连续非光滑自适应观测器设计

在已有文献的基础上增加非线性齐次误差项,给出一类具有单边或拟单边Lipschitz条件的非线性系统连续非光滑自适应观测器的设计方法,并进行仿真.所设计的观测器有线性部分和非线性齐次部分,其中,线性部分可以确保观测误差全局Lyapunov稳定,而非线性齐次部分可以加快状态误差和参数误差收敛速度,提高抗干扰性.仿真结果表明,所设计的观测器是有效的.

带有高增益观测器的MDF连续热压系统滑模控制

中密度纤维板(Medium Density Fiberboard,MDF)作为木材综合利用率高的一种人造板材,其厚度精度决定了板材的力学性能,从而影响其质量。本文将连续热压机电液位置伺服系统作为被控对象,针对MDF板坯厚度控制问题,提出一种带高增益观测器的滑模控制策略。首先通过设计高增益观测器对系统输出的位置信号进行观测,将位置、速度及加速度信号的估计值返回滑模控制器,实现了无需速度、加速度测量的滑模控制,保证了观测误差一致最终有界。然后通过构造合适的Lyapunov函数,证明了所提出的控制策略不但能使系统指数渐近稳定,而且保证了跟踪误差的一致最终有界性。仿真实验结果表明,所提出的控制方法可以保证系统精准快速地跟踪位置信号,从而可以保证MDF获得良好的厚度精度。

一类Holder连续非线性系统的非线性实际观测器设计

借助于实际稳定的定义,引入实际观测器的概念,对一类Holder连续的非线性系统进行了非线性实际观测器设计。通过对误差系统状态作线性变换,使得误差系统是全局实际稳定的,并给出仿真算例说明该结论的可行性和有效性。

基于GNSS的煤矿地表移动观测系统

文中采用现代观测手段结合传统方法提出一种基于GNSS的煤矿地表移动观测系统,核心为GNSS实时监测系统。该系统继承了GNSS高精度、全天候测站间无需通视等优点,实现了原始数据记录的无纸化、系统的高可靠性、数据处理及预警的自动化和信息化,实时监测点获取不间断的海量数据,对沉陷特征和机理的解释提供基础。通过工程实例证实了系统易于布设、可操作性强,对其它工程类似工程具有重要的借鉴意义。

一类连续混沌动态系统的状态观测器

为了实现一类混沌动态系统状态变量的观测,提出了混沌系统的非线性状态观测器的设计方法.基于混沌动态系统的非线性函数项满足Lipschitz条件的基础上,利用李亚普诺夫稳定性理论,构造混沌系统及其非线性观测器的状态误差方程的李亚普诺夫函数,给出了连续混沌动力学系统的状态观测器设计方法,详细讨论了观测器控制参数的取值范围,研究了控制参数与观测器系统收敛速度的关系,并以Duffing和Lorenz混沌动态系统为例进行了研究,仿真结果表明,利用该方法可以使观测器快速跟踪混沌系统的状态变量,实现连续混沌动态系统状态变量的估计.

观测不确定情形下连续系统的采样估计

在机动目标跟踪等实际问题中 ,如果被跟踪的目标失踪 ,则用于状态估计的观测信号就具有不确定性 .在充分考虑系统内采样特性的基础上 ,讨论了观测不确定情形下连续系统的采样估计问题 ,旨在设计离散滤波器 ,使采样估计协方差配置至指定值 .文中利用一修正的离散 Lyapunov方程 ,给出了期望滤波增益的存在条件及解析表达式 。

连续切换非方广义线性系统的观测器设计

针对一类连续切换非方广义线性系统,设计了广义状态观测器,并分析了状态估计误差的稳定性。首先通过矩阵的初等变换将连续切换非方广义线性系统的观测器设计问题转换为连续切换广义线性系统的观测器设计问题,之后设计第i个子系统的子观测器,可根据第i个子观测器构造这个广义切换系统的观测器。当观测器是全维观测器,且每个子系统都可检测时,状态估计误差甚至可以在任意切换下指数收敛到零。最后,通过数值实例和Matlab仿真分析说明了观测器设计方法简单可行,观测误差较其他方法的收敛速度快,证实了该方法的有效性和正确性。

一类非线性连续奇异系统降维观测器的设计

讨论了一类非线性时间连续奇异系统观测器的设计问题,通过线性矩阵不等式,给出了一种易于计算的降维观测器的设计方法;仿真数值例子表明了所给设计方法的有效性。

连续电导率观测系统在五龙金矿深部找矿预测中的应用研究

辽宁省五龙金矿区地质工作程度较高,截至目前开采深度达近千米,而地球物理工作相对滞后,急需开展深部隐伏矿地球物理探测工作,进而指导深部找矿预测研究,实现寻找深部隐伏矿的有效突破。为此,在分析矿区地质、构造及岩矿石物性资料的基础上,结合区域航磁资料和区域构造的分析结果,针对矿区主要成矿地质体和成矿构造,实施开展了连续电导率观测,通过二维反演与综合分析,预测五龙矿区163主矿体向下仍有较大的成矿空间,且矿体向东南方向延伸,在矿区东南部及外围形成较为有利的成矿部位,进而为下一步矿区地质找矿工作提供有效帮助或指导。

北山地下实验室场址多尺度地壳形变观测系统的构建

在参考国外主要硬岩地下实验室场址地壳形变观测的经验,并结合我国高放废物北山地下实验室的定位和区域构造条件的基础上,构建了我国地下实验室场址多尺度地壳形变观测系统,该系统主要由跨断层、GNSS(Global Navigation Satellite System)和InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)形变观测3种手段组成,其中,利用跨断层和GNSS观测,给出地下实验室场址西侧关键构造(旧井断裂)的现今近场和远场的三维形变速率,评估断裂未来的活动趋势;GNSS观测以获得地下实验室场址所在新场岩体的水平形变特征;InSAR用以分析研究区最大LOS(Line of Sight)向的时序高分辨率形变速度场。以上3种手段的结合,初步实现了对地下实验室场址所在区域近场和远场范围多维度、多尺度的形变观测,观测对象囊括了场址区的主要断裂构造和大型岩体,该系统的建立填补了我国高放废物地下实验室场址形变观测的空白,为场址的适宜性评价奠定了良好的基础。

福建省GNSS连续观测台网建设

对建设中的福建省GNSS连续观测台网的建设目标、设计指导思想、台站布网原则、技术与设备方案等方面进行了简述。福建省GNSS连续观测台网将在原有GPS连续观测站的基础上再新建30个GNSS连续观测站,连续观测站将达到41个。台网建成后,能有效监测福建省内各主要断裂带的地壳运动、重力和水准变化,同时也可为福建省内用户提供导航与定位服务。

GNSS静态观测技术在石油勘探坐标转换中的应用

随着国家CGCS2000坐标系统的推广使用,我国石油行业存在巨大的坐标系统转换需求。以沁水盆地为例,基于已有国家控制点并新增部分控制点,构建了研究区GNSS控制网,再采用静态观测对各控制点进行两时段的连续观测,然后对观测数据进行处理与解算,求取研究区坐标转换参数,转换成果经过精度验核满足石油行业精度要求。实践表明,GNSS静态观测技术具有精度高、野外操作适应性强、成本较低的特点,适用于石油行业的坐标系统转换。

新型观测系统在水库除险加固中的应用研究

土石坝在建设及运行过程中,受多种因素影响,坝体易发生变形。溢洪道边坡在施工及运行中发变形,存在滑坡风险,均需采取必要的工程监测措施。对工程施工及运行期存在的安全风险进行实时监控,常规采用人工监测手动测量的方式,受诸多客观条件限制,难以实现实时监控,且人工监测误差较大。为解决该痛点,迫切需要采用全自动化观测系统,对坝体表面变形、边坡变形进行实时监控,并接入物联网云服务器,对接手机APP及监控中心软件平台,使得管理人员能实时掌握工程运行状态,对风险实时预警,保障人员和工程安全。结合大河水库除险加固工程,介绍了测量机器人和GNSS微芯桩2种新型智能化观测系统在实际工程中的应用情况,实现了对坝体表面位移和边坡位移的实时预警,方便管理运行,实施效果良好,可为类似工程提供参考。

连续系统观测时滞的H_∞控制

研究一类连续系统观测时滞的H∞控制问题.基于K re in空间的重组新息分析方法,给出了观测时滞系统H∞输出反馈控制问题的解存在的充要条件.H∞输出反馈控制器依赖于一个倒向R iccati方程和一个正向R iccati方程的解.与传统的方法相比,重组新息分析方法不需要增广系统的维数,从而减少了计算量.仿真例子验证了该方法的有效性.

利用徕卡主辅站技术建立全国最大的省级GNSS参考站网络——江苏省连续运行卫星定位参考站综合服务系统(JSCORS)

JSCORS项目是江苏省测绘局“十一五”规划的重点项目，由江苏省测绘局主持，江苏省气象局协助江苏省测绘工程院组织实施，武汉大学提供技术支持和监理服务，Leica公司负责相关软硬件技术服务，同时和江苏省气象局及下属各县市气象局（台）以及国土、地震、天文等部门积极合作。该项目于2006年7月正式启动。JSCORS的站点分布见图1。