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专利号: 2018112305390
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种地壳运动GPS水平速度场自适应最小二乘拟合推估算法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,基于观测得到的研究域内所有GPS监测站点水平运动速度场,依据最小二乘原理,求解出研究域的先验整体运动趋势;计算研究域整体运动速度场,进而得到研究域地壳运动观测信号,即验先信号值;

步骤2,根据所述验先信号值,构建拟合经验高斯函数所需的待定参数,公式为:其中,C(0)为经验高斯参数中的一个待定参数,q为参与建模的监测站点个数, 为GPS监测站点i的观测速度剔除趋势项后的验先信号值;

步骤3,引入顾及研究域范围的距离尺度因子,通过选取不同的距离尺度因子,确定经验高斯函数中另一个待定参数,然后构建经验高斯函数;

所述的距离尺度因子的计算公式如下:

上式中,R为距离尺度因子,k为经验高斯参数中另一个待定参数,dmax表示研究域内相距最远的两个GPS监测站点间的距离;

构建的经验高斯函数如下:

其中d为GPS监测站点间的球面距离;

步骤4,根据经验高斯函数,进行观测点信号协方差矩阵的构建,并通过平差计算求解后验欧拉旋转参数和后验信号值;

步骤5,引入自适应因子,进行自适应迭代确定出欧拉旋转参数的最佳估值和后验信号最佳估值;

步骤6,依据引入距离尺度因子和自适应因子后确定的最佳信号协方差矩阵和欧拉旋转参数最佳估值,可确定出推估点与观测点间的信号协方差矩阵,从而推估出研究域任意点的信号值。

2.如权利要求1所述的地壳运动GPS水平速度场自适应最小二乘拟合推估算法,其特征在于,所述的先验整体运动趋势的求解方程为:上式中,Vo为研究域内所有GPS监测站点水平运动速度场构成的速度矩阵,即观测值;n为观测误差噪声, 为欧拉旋转参数,A为 系数阵;

所述的验先信号值的获得方法为:

根据所述的先验整体运动趋势,利用欧拉方程可计算获得研究域整体运动速度场,将Vo扣除所述的研究域整体运动速度场,即可获得研究域地壳运动观测信号,即验先信号值。

3.如权利要求2所述的地壳运动GPS水平速度场自适应最小二乘拟合推估算法,其特征在于,所述的观测点信号协方差矩阵的构建公式为:Cij= F(dij)

上式中,dij是观测点i和观测点j的球面距离;

对构建出的协方差矩阵求逆可得到初始信号权阵 ;约定观测噪声和信号的初始先验单位权方差都为1,即 、 ,则有:式中,Coo为速度矩阵Vo的协方差矩阵,Cnn为Vo观测误差自协方差矩阵,Cuo为推估点信号与观测点信号之间的协方差矩阵。

4.如权利要求1所述的地壳运动GPS水平速度场自适应最小二乘拟合推估算法,其特征在于,引入自适应因子,进行自适应迭代确定出欧拉旋转参数的最佳估值和后验信号最佳估值,包括:建立基于Helmert方差分量的自适应拟合推估的函数模型,然后依据参数平差原理,组建法方程;根据法方程构造自适应因子,然后用自适应因子对信号权阵进行调整,得到新的信号权阵;

重新进行平差计算,同时求解新的后验欧拉矢量参数和后验信号值,然后进行迭代计算,经过λ次迭代后,当拟合点残差中误差达到最小时,此时认为观测噪声与信号方差分量协调一致,由此最终得到欧拉旋转参数最佳估值和后验信号最佳估值。