Bayes方法应用中验前信息可信度的影响分析

Bayes方法已在航空航天类装备的参数估计与决策分析中得到了广泛应用。但现有的研究主要集中于验前分布的构造与方法的工程应用,而对验前信息或验前分布可信性影响的分析较少。给出了验前可信度的定义与计算方法,建立了验前可信度的影响分析模型,给出了基于验前可信度要求的验后置信区间计算方法。以装备精度分析为例,给出了验前可信度影响的分析结果。     

命中精度Bayes推断中基于P值的验前可信度建模

在对散布参数验前可信度的定义与必要性进行分析的基础上，给出了给定散布参数（方差）的P值计算模型，构建了一维散布分析时验前分布可信度的P值模型，给出了验前P值与验前可信度的定义，并对其变动情况进行了阐述，给出了验前分布的拒绝条件.对二维散布分析条件下的验前可信度分析，分别构建了验前P值的独立求解模型和集成求解模型.并从0.05，0.2，0.4区分的数据区间，给出了验前分布选择的原则和要求.基于案例比较可见，验前可信度能较为显著地完成验前分布的差异化比较，相对现有的仅对验前可信度的定性说明，基于P值的验前可信度建模与计算，不仅能完成验前可信度的量化计算，而且能从概率的角度对验前分布选择的正确性进行假设检验.      

考虑先验信息可信度的后验加权Bayes估计

 先验信息失真及先验样本数量过大会扭曲小子样条件下Bayes融合评估的效果,引入可信度可以改善这个问题。现有的可信度度量方法大都直接基于数据层,即通过判断两种样本是否属于同一分布,这种度量在小子样情况下不太可信,为此提出了一种基于数据物理来源的可信度度量方法。同时归纳了可信度融合评估的准则,分析了现有可信度融合评估方法的不足,并结合正态分布的参数估计问题,给出了一种考虑先验信息可信度的后验加权Bayes估计方法。理论分析和算例都证实了该方法优于常用的Bayes估计方法。     

数据挖掘技术在飞行试验数据分析和气动参数辨识中的应用研究

为了检验飞行试验辨识结果的可信度,首次将数据挖掘技术用于飞行试验数据的分析和气动参数辨识,初步解决了试验数据有限、数据信息含量差别较大给聚类、分类、回归等分析处理带来的问题;提出了利用不同时间段、不同飞行批次的飞行数据在划分区间的气动特性分布来检验辨识结果可信度的方法;以某飞行器为对象,利用数据挖掘技术,建立了基于飞行试验数据的气动力数学模型,检验了辨识结果的一致性和可信度,并与地面试验结果进行了比较分析,给出了地面试验预测误差。多批次飞行试验数据的整体辨识结果表明,所发展的方法是可行和有效的。该项研究为验证辨识结果的可信度、建立基于飞行试验数据的气动模型提供了新的途径,并可应用于CFD 和风洞试验的验证与确认。     

小子样精度鉴定技术研究

讨论了小子样下的Bayes精度鉴定技术研究的一般方法,分析了考虑验前信息可信度时方差的检验,检验分为简单假设和复杂假设2种情况。给出了临界区域以及犯弃真和采伪两类错误的概率。仿真结果表明了方法的合理性。     

小子样精度鉴定技术研究

讨论了小子样下的Bayes精度鉴定技术研究的一般方法,分析了考虑验前信息可信度时方差的检验,检验分为简单假设和复杂假设2种情况。给出了临界区域以及犯弃真和采伪两类错误的概率。仿真结果表明了方法的合理性。     

复杂可修系统可信度建模中任务维修度计算的统计推断方法

在设定每一部件的致命性故障率为常数并在确定出各部件任务修复时间置信上限的基础上,通过对可能发生的多次致命性故障事件的概率状态描述,得到了部件故障率与系统可信度的定量关系,进而依据这一可信度的建模原理归纳出不考虑任务修复时间的具体分布类型时复杂可修串联系统可信度的计算方法,同时也给出了任务维修度的统计推断表达式;最后,以典型的 ４ 部件串联可修系统为例,探讨了致命性故障次数、允许任务修复时间、部件任务修复时间的不同置信上限等的变化对系统可信度的影响,并论证了系统可靠性、维修性和保障性与可信度的关系。     

D—S证据理论在多传感器数据融合中的应用

多传感器数据的属性融合有很多算法，本文研究了居理论在多传感器数据融合中的应用，阐述了Ｄ－Ｓ证据理论的性质，给出了可信度公理及Ｄ－Ｓ综合规则，并进行了计算机仿真实验。     

多源验前信息的融合方法

文中给出了两种多源验前信息融合方法：基于可信度的加权方法和超Ｂａｙｅｓ方法。基于可信度的加权融合方法需要定量描述信息的可信程度,而超Ｂａｙｅｓ事例方法充分考虑了各种信息的概率特性,是一种较有前途的信息融合方法。     

基于混合验前分布的制导精度评定方法

如何合理有效地利用验前信息是小子样评定中的关键问题。针对导弹制导精度评定,提出了一种根据验前数据构造验前分布的方法,并结合验前信息可信度给出了一种混合验前分布。通过对参数验后估计的分析,该方法能够有效避免验前信息“淹没”现场信息的情况,而验前信息可信度则通过验后边缘分布得到。通过对验后估计均方差(MSE)的分析,给出了验前信息利用的一些基本原则,为工程应用提供了指导。     

GPS／GLONASS共用PDOP研究

对全球卫星定位系统的DOP因子进行了分析。对GPS/GLONASS共用系统的可用性和PDOP因子进行了理论分析和软件仿真,对星座的定位特性进行了评估。分析结果表明,GPS/GLONASS共用系统相对于单一的GPS系统在可用性和PDOP因子方面都有很大的改善,从而可以进一步改善定位精度,这就为GPS/GLONASS组合导航的进一步研究和应用奠定了基础。     

基于RTS滤波的GPS+BDS非差非组合PPP/INS紧组合模型

GPS高精度定位技术在动态复杂环境中,其定位精度、可靠性和连续性因卫星信号频繁失锁而变差。为此,提出了采用基于RTS滤波(Rauch-Tung-Striebel Filter)的GPS+BDS非差非组合PPP(Precise Point Positioning)与INS(Inertial Navigation System)紧组合模型的策略来克服GPS在动态定位中的弱点。其中,采用GPS+BDS双系统观测数据,可提高PPP解算中的可用卫星数,改善星站间定位几何强度和提高PPP收敛速度;采用PPP/INS紧组合,利用INS的自主定位特性和短期高精度特性,可有效改善复杂环境下的定位精度和连续性;采用RTS滤波,可进一步提高PPP/INS紧组合性能。首先推导了GPS+BDS非差非组合函数模型、PPP/INS紧组合函数模型和RTS滤波函数模型,然后利用一组车载动态数据,对动态GPS PPP、GPS+BDS PPP、GPS/INS紧组合、GPS+BDS PPP/INS紧组合和基于RTS的GPS+BDS PPP/IMU紧组合的定位、测速和定姿性能进行分析。实验结果表明,该方案可有效提高定位(58%～72%)、测速(74%～82%)和定姿(4%～23%)精度,特别是对卫星失锁期间的定位性能改善尤为明显。     

卫星导航定位方程的病态条件

定位精度因子(PDOP)上限取值是导航星座设计及其性能评价的基本依据。本文系统地论述卫星导航定位方程及其精度评定算法以及线性方程病态条件,通过实测和仿真数值试验结果对比分析,详细论证PDOP与卫星导航定位方程病态条件的关系,进而确定PDOP上限取值,以满足实际工程应用需求。     

低成本U-blox模块的单频GPS/BDS增强PPP定位性能分析

以U-blox单频接收机采集数据,在GPS与GPS/BDS两种解算模式下进行局域增强精密单点定位(PPP)解算,并进行模糊度固定,对其在不同环境下的定位性能进行实验研究和分析。实验结果表明:在静态环境下,GPS/BDS浮点解收敛至cm级需3min左右,较GPS缩短64%,GPS/BDS定位精度RMS在平面与高程方向分别为(3.2cm,2.7cm),较GPS提升(47%,59%);GPS/BDS在30s左右可固定模糊度,固定后定位精度为(0.4cm,1.0cm),较GPS/BDS浮点解提升(88%,63%)。在动态环境下,GPS/BDS浮点解收敛至cm级需4min左右,较GPS提升59%,定位精度为(3.1cm,5.9cm),较GPS提升(34%,43%);GPS/BDS获得固定解需2min左右,固定后定位精度为(0.7cm,1.0cm),较GPS/BDS浮点解提升(77%,83%)。     

全球精密单点定位性能评估

随着中国北斗三号卫星导航系统（BDS-3）全面建成与开通，北斗卫星导航系统已步入了新发展阶段，基于BDS-3实现全方位、多层次、高精度应用已成为地学研究中一项基本任务。利用全球最新均匀分布的10个MGEX跟踪站，分别从24 h内接收到的卫星数、卫星位置精度因子（PDOP）、卫星数据解算完整率和双频非组合精密单点定位（PPP）静态/动态定位精度等方面系统深入地评估了BDS-3在全球范围内的可用性。结果表明，测站对卫星跟踪能力与配备的接收机类型和区域位置有强相关性，单BDS-3卫星在全球范围内具有较强的连续定位能力，当使用SEPT POLARX5和JAVAD TRE_3接收机的情况下，数据解算完整率可达100%。此外，水平方向和高程方向定位精度分别优于2 cm和3 cm，并且在联合使用BDS-2和BDS-3定位的条件下，可使得静态定位精度在东、北和高程方向进一步提升37.6%,25.3%和38.9%。     

一种适用于跑步状态的惯性/零速/GPS室内外无缝组合导航定位方法

目前，行人导航定位技术已经深入社会的众多领域，受到诸多学者的广泛关注。针对行人跑步状态，研究了一种惯性/零速/GPS室内外无缝组合导航定位方法。首先提出了可靠的、适用于行人跑步零速检测的方法，有效提高了在行人跑步状态下的零速检测的准确性。针对GPS信号容易受到高楼、高架等环境的干扰及在室内容易完全丢失的特点，提出了基于BP神经网络的GPS可用信号筛选方法，提高了GPS信息的可靠性与精准性。在此基础上，研究了基于可变量测的Kalman滤波器，实现了惯性/零速/GPS信息的有效融合，显著提高了在行人跑步状态下的导航定位精度。试验结果表明，所提出的这种适用于跑步状态的惯性/零速/GPS室内外无缝组合导航定位方法的平均定位误差可减小到行人跑步总里程的1%以内。     

相关变量模糊可靠性灵敏度分析的线抽样方法

 依据失效域具有模糊性时模糊失效概率的定义,提出了相关变量模糊可靠性灵敏度的分析方法。针对线性功能函数、正态基本变量和正态型隶属函数情况,推导了相关变量的模糊可靠性灵敏度计算的解析表达式。对于工程中的一般情况,给出了可靠性灵敏度分析的数字模拟方法。尽管数字模拟法适用范围广,但该方法的效率较低,尤其是针对高维和小失效概率问题。为了解决数字模拟方法效率低的问题,提出了相关变量模糊可靠性灵敏度分析的线抽样方法。通过离散模糊失效概率积分区域,建立了相关变量模糊可靠性灵敏度与离散区域随机可靠性灵敏度的关系,进而可以利用相关变量随机可靠性灵敏度分析的线抽样方法求得模糊可靠性灵敏度。相关变量模糊可靠性灵敏度分析线抽样方法的基本原理、计算公式及实现步骤被详细给出,文中算例充分验证了其精度高、收敛快及适用于高维和小失效概率等优点。     

User-level reliability monitoring in urban personal satellite-navigation

Monitoring the reliability of the obtained user position is of great importance, especially when using the global positioning system (GPS) as a standalone system. In the work presented here, we discuss reliability testing, reliability enhancement, and quality control for global navigation satellite system (GNSS) positioning. Reliability testing usually relies on statistical tests for receiver autonomous integrity monitoring (RAIM) and fault detection and exclusion (FDE). It is here extended by including an assessment of the redundancy and the geometry of the obtained user position solution. The reliability enhancement discussed here includes rejection of possible outliers, and the use of a robust estimator, namely a modified Danish method. We draw special attention to navigation applications in degraded signal-environments such as indoors where typically multiple errors occur simultaneously. The results of applying the discussed methods to high-sensitivity GPS data from an indoor experiment demonstrate that weighted estimation, FDE, and quality control yield a significant improvement in reliability and accuracy. The accuracy actually obtained was by 40% better than with equal weights and no FDE; the rms value of horizontal errors was reduced from 15 m to 9 m, and the maximum horizontal errors were largely reduced.     

北斗三频RTK定位算法研究

为了评估北斗三频观测值在短基线RTK应用中的定位性能,采用Kalman滤波模型进行动态环境下北斗三频模糊度固定,经实测数据验证,动态环境下北斗三频RTK只需1个历元即可得到固定解,模糊度成功率较GPS双频和BDS双频分别提高了15.0%和14.1%,验证了我国北斗三频信号在短基线RTK定位中的优越性能。     

基于交互式多模型的飞机编队相对导航算法研究

在飞机编队飞行时,成员间的相对位置信息是实现系统协同作战的重要保证,为了提高机群编队飞行的相对导航定位精度,在无地面基准的机群编队飞行JTIDS/GPS/TACAN/IFDL组合的相对导航系统中,采用交互式多模型扩展卡尔曼滤波(IMM-EKF)算法,设计实现了多传感器相对导航系统,克服了飞机动态模型参数变化导致使用单一动态模型滤波精度下降的问题。仿真分析结果表明,交互式多模型算法可以提高相对导航系统的定位精度和可靠性,特别在GPS可见卫星很少的情况下,依然能够具有良好的定位性能。