基于最小二乘法的天线变形反射面的拟合

面天线变形反射面表达式的确立是计算其电性能的重要基础 ,提出的拟合方法就是用来精确确定变形反射面的数学方程的。其基本原理是通过分析天线结构 ,根据反射面节点位移 ,最小化整个曲面上采样型值点的轴向误差的均方根 ,从而求出用来确定变形抛物面几何位置的 6个参数 ,同时也就得到了基于最小二乘法的变形反射面方程。该拟合方法简单实用 ,易于程序实现 ,能够对天线机械结构设计人员提供了理论指导与帮助。     

基于数据预处理的平面不确定度评定技术研究

针对目前应用三坐标测量机进行相应测量以及不确定度评定时,其内部软件少有错误数据剔除功能致使测量数据中的粗大误差对评定结果产生一定影响的问题,结合概率论与数理统计理论,讨论了粗大误差的剔除技术.分析了平面最小二乘法拟合的不确定度,研究了结合基于数据剔除方法和最小二乘法的平面不确定度评定方法以及具体实现手段,以平板为例对上述方法进行了实例验证.     

基于IGGⅢ方案的加权总体最小二乘点云球面拟合

为了减少测量粗差对球标靶拟合精度的影响,在加权总体最小二乘法基础上,针对地面3维激光扫描球标靶数据特点,采用了权函数IGGⅢ方案,自适应地修正拟合权阵,构建了新的点云球面拟合方法。利用新方法分别拟合了模拟球面数据、实际扫描球面数据。结果表明,该方法在同时考虑拟合模型系数矩阵误差与观测向量误差基础上,通过合理定义及优化拟合权阵,获得了更为精确的球面参量。其拟合评价指标均优于常规方法。     

基于激光点云的隧道形变分析方法

随着激光扫描技术精度和效率的提高,可获得高精度点云的地面三维激光扫描技术已被广泛应用于地铁隧道变形监测、结构构建等领域。但在测量的隧道数据中,有很多来自隧道上的附着物的数据须要剔除,以便对隧道进行变形分析。基于三维激光扫描数据,以运营中的地铁隧道为研究对象,提出了一种断面分析方法。针对数据中存在的大量粗差,提出了以残差1范最小为平差准则的椭圆拟合方法,利用自适应的阈值剔除粗差。采用分段圆弧代替整体椭圆进行断面分析。对提取的断面进行了形变分析,实验结果表明,该方法能够剔除数据中的粗差,采用分段圆弧分析能准确反映隧道的形变。     

旋转型天线反射面型面误差高精度检测

针对测量旋转型亚毫米波天线反射面型面误差精度低的问题,提出了基于三坐标测量机的测量方案。为消除接触测量时球形测头半径的影响,将设计的面天线向测头方向做法向等距面,形成半径补偿后的面天线。以轴向偏差为最小二乘拟合量,利用坐标变换将测量数据由测量坐标系转换到设计坐标系中,转换时考虑了天线反射面的边界约束问题。得到了旋转型天线反射面的型面误差。6次重复性测量得到的型面误差的变化量不超过4μm。     

Coons曲面结合B样条拟合大型面天线变形反射面

为了精确反映变形反射面实际形状,该文提出了一种新的分块拟合方法。该方法首先对变形反射面进行分环分块划分,再对每个块域分别进行Coons曲面拟合,并采用周向三次与径向二次B样条曲线来确定块域的边界条件,进而得到准确的反射面变形整体和局部信息。通过对不同情况下某16m天线的机电性能综合分析,证明了此方法是准确、有效的。     

一种IGrubbs-LWLR的区域高程异常拟合方法

针对测量数据中粗差干扰及高程异常拟合方法选择较为困难的问题，结合格拉布斯(Grubbs)法判别粗差的原理，提出一种改进格拉布斯(Improved Grubbs, IGrubbs)结合局部加权线性回归(Local Weighted Linear Regression, LWLR)的拟合模型构建法。在原Grubbs法则的基础上，引入自适应迭代，在训练数据中，对粗差进行识别，并设定粗差剔除完成的指标参数，从而降低原方法中发生误判或漏判的概率，并利用局部加权线性回归法通过预处理后的训练样本数据来建立区域高程异常拟合模型。实验结果表明，相较于传统Grubbs法则，改进后的Grubbs法对于高程异常数据中的粗差剔除更为快速有效，且利用局部加权线性回归法所构建的区域高程异常拟合模型的预测精度及稳定性也得到一定程度的提高，对今后工程中的测高工作具备一定的参考意义。     

激光（光电）测距仪剩余常数,固定误差,比例误差及其最小二乘解法

本文着重分析了激光和光电测距仪的剩余常数及其对测量结果的影响,给出了不等权求解加常数和乘常数最小二乘解的公式,提出了用相关平差法拟合固定误差和比例误差系数的方法,并给出了相应公式。     

一种基于LS-WTLS的稳健平面拟合方法

为了解决平面数据点位精度差异性及平面模型常数项解算精度较低的问题,提出了一种基于最小二乘-加权总体最小二乘(LS-WTLS)的稳健平面拟合方法。该方法采用加权最小二乘模型与稳健估计IGGⅢ方案相结合的方式对平面模型误差项参量进行解算,然后通过设置阈值剔除粗差数据,利用最小二乘法对平面模型常数项进行解算,以此进一步提高了平面模型各参量的解算精度。结果表明, 新方法相对于最小二乘(LS)法、总体最小二乘(TLS)法、LS-TLS法、IGGⅢ-LS-TLS法,其单位权中误差分别提高了53.6%, 195.0%, 47.5%和5.1%,平面拟合精度分别提高了49.4%, 179.3%, 48.7%和46.99%,表现出了良好的抗粗差干扰能力。该研究验证了新方法在平面拟合领域的优越性和可靠性。     

基于顽健估计的室内节点定位算法

针对室内强噪声环境高精度、高顽健性定位问题,把顽健估计理论和变尺度法应用于室内定位,提出了基于顽健估计的室内节点定位算法.该算法依据余差大小,采用权值自适应调整机制,对有效测量数据进行保权处理,对可利用测量数据进行降权处理,对有害测量数据进行淘汰处理.采用具有2次收敛特性的变尺度法对目标代价函数进行最小优化,实现节点快速定位.实验表明,该算法具有良好定位精度和定位顽健性,明显优于未采用顽健估计的普通最小二乘定位算法.     

抗差算法在矿区地表沉降预测中的应用

矿区地表沉降预测时, 各沉降监测点观测数据不可避免地存在粗差, 导致监测点高程预测的偏离。利用抗 差估计原理解决观测值存在粗差时矿区地表的沉降预测, 研究结果表明, 当沉降观测数据中混有粗差时, 最小二乘拟合预测值严重偏离实际, 抗差估计法的沉降预测结果与实际沉降较吻合, 能很好地反映监测点 的沉降情况, 为矿区安全开采提供有效的数据保障。     

双曲率反射面天线数据处理方法探索

以某雷达双曲率反射面天线为对象,介绍了大型曲面天线常用的精度测量方法,这些方法存在测量点拟合和设计坐标系与测试坐标系的转换关系等难点,数据处理关系复杂,利用统一基准、编程、数据转换等方法求出测量点对应的设计坐标值,通过与测试值比较得出工作面的均方根误差值,实现面精度测量和计算,解决了数据处理难点问题.     

一种改进的单向时延测量误差消除算法

针对协同探测系统中收发端之间的相对时钟频差会给单向时延测量带来误差,提出了一种基于最小二乘拟合和凸包的单向时延测量误差消除算法（LSFCH）.该算法首先对单向时延的原始测量数据进行去噪处理,再利用最小二乘法进行线性拟合,并利用凸包保证所有时延的非负性,从而得到精确的单向时延.实验结果表明,该算法能够有效地消除时钟频差对单向时延测量的影响,具有较好的准确性和鲁棒性.     

An adaptive calibration and beamforming technique for a GEO satellite data relay

High throughput data links from low Earth orbit satellites through a geostationary orbit satellite data relay have been proposed to increase the available contact times to ground stations. Accurate antenna beam pointing and tracking of moving targets are key requirements for the relay satellite. In this work, we propose an adaptive calibration and beamforming methodology on the basis of least mean squares, which is suitable for a geostationary orbit data relay. The target system consists of the combination of a high gain reflector fed by a digitally steerable patch antenna array. The proposed method is first presented by numerical cosimulation of the antenna and the calibration algorithm. The results are then validated in an outdoor experimental setup with all digital signal processing implemented in a field‐programmable gate array. We demonstrate the tracking ability and pointing performance of the digitally enhanced reflector antenna with gain fluctuations smaller than 3 dB over a field of view of at least 2,5°. The demonstrated performance shows that the digitally enhanced reflector antenna is a suitable candidate for long‐distance space communications.     

基于函数拟合的SIFT误匹配点剔除算法

针对RANSAC算法在剔除SIFT误匹配点实验中存在耗时长、误匹配等问题,提出了基于函数拟合的SIFT误匹配点剔除算法。首先采用SIFT算法进行待匹配图像与匹配图像的匹配工作,对匹配后的待匹配图像关键点采用迭代最小二乘拟合法构建函数模型,然后与匹配图像特征关键点进行拟合,最后计算两者的误差,当误差大于给定阈值时,确认该点为误匹配点,对其进行剔除。实验结果表明,采用基于函数拟合剔除误匹配点在时间上比RANSAC算法平均节省了2 s,正确匹配率提高11.75%,并且较多地保留了正确匹配点。     

基于24位置的MEMS惯性传感器快速标定方法

针对微惯性测量单元原始输出信息受零偏、标度因数、非正交误差等误差项干扰影响测量精度的问题,提出一种无需借助高精度转台的MEMS IMU快速原位标定方案。在分析MEMS惯性传感器输出特性的基础上建立传感器误差模型,利用六面体夹具设计IMU 24位置连续转停标定方案,以重力及各次旋转角度为参考信息完成传感器误差标定。针对加速度计零偏、标度因数、非正交误差9个参数构造标定模型,采用牛顿法估计误差参数最优值,考虑陀螺仪零偏与标度因数6个误差参数,利用最小二乘法计算误差参数最优估值。分别进行加速度计、陀螺标定补偿实验,实验结果表明,提出的MEMS IMU快速原位标定方法能快速得到传感器误差参数,提高了输出数据精度。     

A sparse data fast Fourier transform (SDFFT)

A multilevel algorithm that efficiently Fourier transforms sparse spatial data to sparse spectral data with controllable error is presented. The algorithm termed "sparse data fast Fourier transform" (SDFFT) is particularly useful for signal processing applications where only part of the k-space is to be computed - regardless of whether it is a regular region like an angular section of the Ewald sphere or it consists of completely arbitrary points scattered in the k-space. In addition, like the various nonuniform fast Fourier transforms, the O(NlogN) algorithm can deal with a sparse, nonuniform spatial domain. In this paper, the parabolic reflector antenna problem is studied as an example to demonstrate its use in the computation of far-field patterns due to arbitrary aperture antennas and antenna arrays. The algorithm is also promising for various applications such as backprojection tomography, diffraction tomography, and synthetic aperture radar imaging.     

鱼骨天线相位中心的准确计算方法研究

研究了一种考虑地面影响时准确计算鱼骨天线相位中心的方法。由于相位方向图的准确计算是准确提取相位中心的前提,所以我们按照鱼骨天线的施工结构建模,并采用矩量法(MoM)进行计算,保证了相位方向图计算的准确性。地面的影响会导致主瓣上翘,为了减小相位中心计算的误差,选择包含主瓣最大辐射方向的两个正交平面内的相位方向图来进行处理。然后,采用最小二乘法计算了天线的相位中心,并验证了其准确性。最后,给出了一种鱼骨天线的相位中心位置随频率的变化曲线,结果表明该鱼骨天线的相位中心位置随着频率的变化较为明显。