方差分量估计

摘要： 文章针对正态分布数据,对比Traditional方法、Bootstrap方法和MCMC方法在两侧面交叉设计(p×i×h)和两侧面嵌套设计(p×(i:h))下各个方差分量的估计精度,为实际应用提供参考。使用R软件模拟1000批数据,并在R软件上实现三种方法的方差分量及其变异量估计。结果表明:(1)相较于Traditional方法和MCMC方法,相同条件下,Bootstrap方法估计的方差分量及其变异量结果更为理想;(2)对于两侧面交叉设计和两侧面嵌套设计,在正态分布数据下,建议优先使用Bootstrap方法。

摘要： 在复杂的基坑施工现场很难设置一个固定的场地,采用与球形目标相结合的测量机器人方法设置自由站的三维坐标,可以灵活的选择设站点,方法高效。首先通过整体平差估计的方式对这三类观测值进行平差估计,下一步就是对观测值进行定权和精度评价,这时候采用的方法是方差分量估计法,通过这种方法可以得到设站的三维坐标,接下来就要确定监测点的三维坐标,这里采用的方法是极坐标法,通过极坐标法确定监测点的三维坐标。最后要分析设站位置和设站点个数与设站位置精度之间的关系,本文采用的是Matlab仿真测试方法来分析他们之间的关系,并且通过案例实践验证是否可行。

摘要： 对地观测技术发展带来矿山测量日益增多.将部分变量误差(Partial Errors-in-variables,PEIV)模型应用于矿区坐标框架转换,顾及坐标观测值精度和方差分量估计,研究分析了观测量和随机模型对矿区坐标框架转换参数精度和计算效率的影响.结果表明:PEIV模型可有效求取矿区坐标框架转换参数且其结合方差分量估计法得到的参数估值最优;观测精度相当时,不同方法转换参数差别较小;观测值数量越多,参数估值效果越好;当观测精度不同时,PEIV-VC模型参数估值精度提高效果明显;观测值数量增加可改善参数估计精度,但计算代价增大.

摘要： 为了进一步提高北斗卫星导航系统(BDS)的定位精度,提出一种低成本BDS双频单点定位的方法:对于双频定位采用非组合的方式,利用赫尔默特(Helmert)方差分量估计通过多余观测值优化定位结果,确定不同观测值之间的合理权比;然后采用低成本接收机Ublox数据进行单点定位实验,并比较分析不同模型的定位精度.结果表明,在多余观测值较少的情况下,相比于仅采用卫星高度角定权的双频非组合定位,以Helmert方差分量确定随机模型双频非组合的定位结果在东、北、天顶3个方向的内符合精度分别提高11％、26％和29％,在外符合精度上分别提高44％、81％和33％.

摘要： 基于稳健抗差估计和方差分量估计理论,推导出结合胡贝尔法的Helmert三维自由设站间接平差模型.以地铁轨道某一断面数据作为应用对象,通过计算和分析,表明该平差模型不仅能够合理确定三类不同观测值的权值,而且可以抵抗已知点的坐标粗差对解算结果的影响,是一种切实可行的设站点解算方法,可为类似工程项目提供参考.

摘要： 近年来,合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术在地面沉降监测方面展现了巨大的应用潜力,但受其重访周期和一维形变测量能力的限制,仅利用单一轨道卫星观测数据很难揭示真实的地表形变特征及其演化规律.随着在轨运行的SAR卫星系统不断增加,使得融合相同时间段内覆盖同一区域的多源多轨道InSAR数据成为可能.然而目前普遍采用的多源InSAR数据融合方法均为针对大尺度形变监测设计,或者忽略南北向形变甚至水平形变,容易造成误判.为此,本文对经典小基线集(Small Baseline Subset,SBAS)时序InSAR分析方法进行改进,在其形变反演模型中加入东西向和南北向形变参数,采用方差分量估计方法解算多源观测数据验后方差,通过迭代精化确定权重矩阵,从而获得形变参数的最优估值.使用美国南加州地区的ALOSPALSAR和ENVISAT ASAR数据开展实验,利用南加州综合GPS网(SCIGN)位于研究区域内的9个站点观测数据进行验证,结果表明本文方法得到的融合形变测量结果在垂直向上能够准确反映地表形变波动,周期性与GPS观测比较一致;同时,融合得到的三维形变场显示南加州洛杉矶地区存在不可忽略的水平形变,东西向形变测量精度略高于南北向.因此,基于方差分量估计的多源InSAR融合方法在提高形变测量时间序列连续性的同时,能够更准确地反演研究区域三维形变特征.

摘要： 卫星激光测距(SLR)技术作为卫星精密定轨手段和轨道检核重要方法,激光反射器已经成为重力卫星和测高卫星等低轨卫星的基本载荷.经典的SLR台站坐标是使用动力学方法计算的,本文根据多颗低轨卫星(LEO)多历元的激光观测数据,采用几何方法开展地面SLR测站坐标计算.通过组建低轨卫星群实现对全球激光站的动态观测,为了合理配置不同低轨卫星间观测值权重,削弱低轨卫星群可能存在的系统性偏差,提出采用方差分量估计组合的最小二乘法进行解算.实测结果显示,解算出SLR台站坐标框架解与SLRF2014差异平均值在25.1 mm,外符合精度达到1～2 cm.该方法避免了复杂动力学模型,SLR台站坐标的几何计算方法既可以作为激光测站框架解算手段之一,同时将LEO卫星群作为空间并址站实现不同技术地球参考框架间的融合.

摘要： 针对目前地铁隧道地下导线网布设形式易受旁折光影响、控制点使用困难和横向贯通误差大等问题,提出一种基于空间自由设站连续传递法的地铁隧道控制测量新方法,将稳健抗差估计理论和方差分量估计理论综合用于设站点三维坐标复合迭代高精度定权,结合IGGIII权函数推导地铁隧道Helmert空间自由设站间接平差数学模型及其线性化误差方程的严密公式.地面1∶1模拟试验表明:所提方法的数学模型可以合理确定三类观测值的权比,同时能够抵抗导线点受施工环境影响所含的数据粗差对解算结果的影响;与全导线网、交叉导线网、棱形导线网对比,新方法横向贯通精度高、网形强度强,是一种更为有效实用的地铁隧道洞内控制测量方法,已在西安地铁6号线丈八四路站至丈八一路站区间隧道工程中推广应用.

摘要： 基坑施工现场复杂,设置固定的设站点困难,采用测量机器人结合球型标靶自由设站三维坐标法,选点灵活、效率高.对自由设站所观测的方向、天顶距、斜距3类观测值进行整体平差计算,采用方差分量估计的方法进行定权和精度评定,得到设站点的三维坐标,进而采用极坐标测量法测定监测点的三维坐标.同时,通过matlab仿真试验分析控制点数目与设站位置对点位精度的影响,并通过工程实践验证该方法的可行性.

摘要： 卡尔曼滤波因其实时更新的特点,已经作为一种重要的参数估计方法被广泛运用于动态导航定位中.为削弱模糊度参数影响,提高收敛速度,可以将正反向卡尔曼滤波的思想引入动态精密单点定位的参数估计中.但当模型描述不准确或噪声设置不合理时,第一次滤波提供的初始信息将不再可靠,此时正反向滤波也不再起作用甚至导致滤波发散.针对这个问题,本文将方差分量估计引入正反向卡尔曼滤波,基于严密的Helmert方差分量估计模型,对第一次滤波的随机模型进行验后估计.通过仿动态定位和车载动态PPP实验验证发现,本文提出的方法可以较合理地平衡先验信息和观测信息对首次滤波解的影响,使第二次反方向滤波能更准确地进行.

摘要： 北斗导航卫星系统为不同类型卫星构成的混合星座导航系统,常规的导航定位算法无法得到最优结果.本文量化分析了静止轨道(GEO)卫星在北斗导航系统定位中的作用,采用方差分量估计方法对不同类型观测值在伪距单点定位时的权比进行分析,比对了最小二乘定位方法与方差分量估计方法定位结果.实验结果表明:对于北斗导航卫星系统,所有卫星观测数据等权处理并非一种最优的定位处理策略,方差分量估计定位方案能够得到更优的处理结果.

摘要： GPS与GLONASS系统的联合应用有利于提高相对定位的精度及稳定性.正确合理的确定观测值的权是GPS/GLONASS组合定位中的一个关键技术问题.本文讨论了GPS/GLONASS伪距相对定位的数据处理的数学模型,基于先验权的组合定位及基于Helmert方差分量估计定权的组合定位的理论模型.并以GPS/GLONASS的实测数据为例进行了实验,结果表明:组合定位精度优于单系统定位;Helmert方差分量估计定权理论上严格,实践上可行,比根据经验给GPS/GLONASS组合观测量值定权更合理.

摘要： 综述了对地表进行三维监测的研究，指出了得到最优的三维形变估值都需要精确确定InSAR和GPS观测量的先验方差的弊端，提出了一种基于方差分量估计(Variance Component Estimation, VCE)的融合InSAR和GPS数据监测地表三维形变的方法，对此方法进行了概述。

摘要： 对平差模型的研究一直是数据处理的重点,而对不同类观测值随机模型的研究,常采用方差分量估计,目的在于通过验后估计的办法,确定出不同类观测值的合理权比.目前方差分量估计的所有解法中,几乎都采用迭代形式,并认为迭代收敛结果即为合理结果.本文在分析方差分量估计迭代收敛结果的方差一致性检验实质及其解的精度情况基础上,提出了关于方差分量估计的前提、是否有必要进行迭代解算等有待进一步深入探讨的问题.

摘要： 合成孔径雷达干涉测量(Interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术具有大范围、高空间分辨率、高精度等优点,已经被广泛地应用地表形变监测领域.但是在融合多平台多轨道多源InSAR数据估计三维地表形变时,多源异质的InSAR数据的权重比例往往无法准确获得,导致三维形变结果解算精度不高.基于此,本文提出了一种基于应力应变模型与方差分量估计的InSAR监测三维地表形变新方法,通过引入应力应变模型建立邻近点三维形变之间的模型关系,进而利用方差分量估计方法进行多源数据权重比例的精确确定.本文采用模拟数据与真实数据实验验证此方法的可行性.结果表明,相比于传统加权最小二乘算法(Weighted Least Square,WLS）,新方法可以获取更为精确的三维地表形变场,特别适用于地震、火山喷发等引起的瞬时形变监测.

摘要： 北斗卫星导航系统为不同类型卫星构成的混合星座导航系统,常规的导航定位算法无法得到最优的结果.本文量化分析了GEO卫星在北斗导航系统定位中的作用,采用Helmert方差分量估计方法对不同类型观测值在伪距单点定位时的权比进行分析,比对了LS定位方法与Helmert方法定位结果.实验结果表明:对于北斗卫星导航系统,所有卫星观测数据等权处理并非一种最优的定位处理策略,Helmert方差分量估计定位方案能够得到更优的处理结果.

摘要： 陀螺的摆动方程是非线性的，线性化后的数据处理结果都不理想。该文在分析几种传统的数据处理方法的基础上，提出了一种新的处理方法：把观测值分成三个一组，先分别求出初始摆幅，衰减系数及陀螺北方向的近似值，然后按简易法、严密法求出陀螺北方向的最或然值及其精度。对于逆转点的方差，要用方差分量估计原理进行估算。

摘要： 本发明公开了一种基于噪声方差分段估计的图像去噪方法，本发明基于图像小波细节系数的统计特性，用分段函数进行分析处理。首先将原始图像进行小波变换，然后根据Donoho方法得出噪声标准方差的初始估计值，最后将初始估计值进行分段处理，得到噪声标准方差的最终估计值。本发明能提高小波噪声方差估计的准确性，特别是在图像噪声较小和细节较多的图像中。本发明的方法无需复杂的计算，直接对图像的小波细节系数进行分段处理就可以在噪声较小时得到比较准确的估计，提高图像去噪效果，提升峰值信噪比PSNR。

摘要： 本发明根据多站被动传感器的目标方位测量值，针对用最小二乘法进行的目标位置估计，其位置估计的结果误差有两种：(1)偏差均值。(2)均方根差。本发明的被动传感器目标位置估计误差均值方差分析方法，针对仅有方位测量的多源被动传感器的目标位置估计误差分析问题，用目标位置估计值的偏差均值，来描述目标位置估计方法产生的误差；用目标位置估计值的误差均方根差，来描述目标位置估计的精度。本发明的显著优点为：(1)偏差均值和误差均方根差的表达式是数学解析式。(2)通过公式计算得到目标位置估计误差，传感器的数量、位置和测量精度不受限制。(3)方法简便、结果准确。(4)本发明便于工程应用。

摘要： 本发明公开了一种基于噪声方差分段估计的图像去噪方法，本发明基于图像小波细节系数的统计特性，用分段函数进行分析处理。首先将原始图像进行小波变换，然后根据Donoho方法得出噪声标准方差的初始估计值，最后将初始估计值进行分段处理，得到噪声标准方差的最终估计值。本发明能提高小波噪声方差估计的准确性，特别是在图像噪声较小和细节较多的图像中。本发明的方法无需复杂的计算，直接对图像的小波细节系数进行分段处理就可以在噪声较小时得到比较准确的估计，提高图像去噪效果，提升峰值信噪比PSNR。

摘要： 本发明公开了一种基于方差分量估计与应力应变模型的InSAR三维地表形变监测方法，首先，利用待监测地区的LOS向和方位向形变值，基于应力应变模型建立地表待监测点的三维形变与其所在窗口范围内的多个点的InSAR观测量之间的观测方程；接着，根据上一步骤确定的观测方程按照方差分量估计进行迭代定权；最后，将所得权重代入法方程即可求得该像素点精确的三维地表形变，对所有像素进行上述步骤，可得到该区域精确的三维地表形变场。该方法在少量InSAR观测量的情况下实现了三维地表形变场的精确估计。

摘要： 采用方差分量估计的广义立体像对三维重建方法，涉及一种三维重建方法，为了解决面对不同成像系统下由于大角度造成的同图像各像素分辨率差异及不同成像条件图像间分辨率差异很大时，现有的基于RFM的广义立体像对三维重建方法存在具有严重不平衡性的广义线性方程组的问题。所述方法为通过利用广义立体像对中相应的待重建目标点的像素级分辨率关系实现将方差分量估计方法嵌入到经典的基于有理多项式模型RFM前方交汇的三维重建方法中，实现迭代求解未知三维坐标过程中的权值矩阵自适应调整，从而有效提高三维重建精度，提高广义立体像对进行三维重建的可行性，它用于广义立体像对的三维重建。

摘要： 该发明公开了一种基于方差分量估计理论的实时自生位姿计算方法，属于同时定位与地图构建技术领域。该方法首先通过利用视觉测量信息完成系统的初始化，然后根据测量器件成像特点计算图像中特征点的三维空间坐标，接下来通过聚类处理，利用方差分量估计计算各测量信息权重分布，最后将计算结果带入系统整体的非线性优化方程。该发明在使用过程中，不仅仅适用于视觉导航算法，对视觉/惯性融合导航算法同样具有优化作用。通过使用本方法优化系统中的随机误差，提高了系统的准确度和可靠性。

摘要： 本发明提供一种基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其解决了现有GNSS多系统融合定位中不同系统观测值合理的权比问题，其包括以下步骤：对各个GNSS系统的观测值定初权；进行首次平差，得到各个GNSS系统观测值的残差信息；根据方差分量估计的方法计算各个GNSS系统方差因子并对其重新定权；确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比，本发明可广泛应用于GNSS卫星精密定位领域。

摘要： 本发明公开了一种基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，该方法首先采用码伪距、多普勒、载噪比、卫星高度角等观测信息分别建立测速的函数模型和随机模型，然后采用最小二乘抗差估计的方法获得能够抑制粗差影响的抗差随机模型，最后将码伪距和多普勒的测速函数模型与抗差随机模型组成联合测速模型。使用本发明所提出的方法，可突破目前单频卫星接收机仅用单一信息进行测速的局限，同时能抑制观测粗差的影响，显著地提升联合测速方法的鲁棒性、无偏性及稳定性。

摘要： 本发明公开了一种基于方差分量估计与应力应变模型的InSAR三维地表形变监测方法，首先，利用待监测地区的LOS向和方位向形变值，基于应力应变模型建立地表待监测点的三维形变与其所在窗口范围内的多个点的InSAR观测量之间的观测方程；接着，根据上一步骤确定的观测方程按照方差分量估计进行迭代定权；最后，将所得权重代入法方程即可求得该像素点精确的三维地表形变，对所有像素进行上述步骤，可得到该区域精确的三维地表形变场。该方法在少量InSAR观测量的情况下实现了三维地表形变场的精确估计。

摘要： 采用方差分量估计的广义立体像对三维重建方法，涉及一种三维重建方法，为了解决面对不同成像系统下由于大角度造成的同图像各像素分辨率差异及不同成像条件图像间分辨率差异很大时，现有的基于RFM的广义立体像对三维重建方法存在具有严重不平衡性的广义线性方程组的问题。所述方法为通过利用广义立体像对中相应的待重建目标点的像素级分辨率关系实现将方差分量估计方法嵌入到经典的基于有理多项式模型RFM前方交汇的三维重建方法中，实现迭代求解未知三维坐标过程中的权值矩阵自适应调整，从而有效提高三维重建精度，提高广义立体像对进行三维重建的可行性，它用于广义立体像对的三维重建。