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《解放军信息工程大学》 2010年
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多波束系统测深异常处理理论与方法研究

王海栋  
【摘要】:多波束测深系统的异常值是影响海道测量成果准确性、海底地形生成精度的主要因素。本文针对测深异常的检测算法,海底地形的生成,测深数据的实时处理等进行了研究,论文的主要内容概括如下: 1、针对多波束测深系统无法确定所测海底的真值,分别利用函数和插值方法对海底地形进行模拟,并比较和分析了各种模拟方法的优劣。进而分别对不同分布类型的多波束数据进行模拟,解决了算法实验中多波束“真值”数据的来源问题。 2、提出了抗差趋势面检测算法,通过等价权来判断异常,避免了多波束数据含异常值较多时,最小二乘趋势面算法效果下降的问题。同时,通过分析异常值数量对IGGⅢ权函数界值的影响,得出数据质量越差,界值应越小的取值规律。 3、建立了多波束测深数据处理的函数模型和随机模型,结合等价权因子推导了协方差函数的抗差求解公式,并利用抗差最小二乘配置对实测数据进行处理,结果显示,该算法能准确计算协方差函数并同时检测异常,具有较高的估值计算精度。顾及该算法处理的数据对航行安全性的影响,使数据在准确显示海底的同时,有效保证舰船航行的安全。 4、普通Kriging法能够顾及随机误差的影响和测深数据间的相关性,但由于异常值干扰了该算法的变异函数计算,本文再次结合等价权因子推导了基于抗差估计的变异函数求解公式,明显提高了算法处理数据的稳健性。同时,将抗差最小二乘配置与该算法进行比较,结果显示两者计算精度接近,但前者无需剔除异常值就可直接进行估计,因此具有更大的优势。 5、对测深数据成果输出的工序进行改进,提出了结合异常检测的海底地形网格化方法,并利用实测数据进行实验,重点研究了基于抗差最小二乘配置的规则格网和基于抗差趋势面的TIN生成,结果显示,前一算法不仅能准确计算格网点水深,同时还能正确检测异常值,后一算法也避免了异常值对TIN生成的影响,使海底地形构建的效率和精度得到了提高。 6、探讨了多波束数据处理的CUBE算法,对该算法多重估计的实用性和最优估值选取准则进行了详细分析,提出了多波束异常实时处理和测深数据成图显示的工序流程,为研究测深数据实时质量控制提供理论参考。同时,针对该算法中Kalman滤波的不足,提出抗差Kalman滤波对其加以改进,并通过实验比较,进一步验证了改进算法的有效性。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P229

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄贤源;多波束测深数据质量控制方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 张菊清;陈再辉;魏建忠;;DEM空间数据抗差内插模型及其分析[J];测绘科学;2007年06期
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10 黄谟涛,翟国君,欧阳永忠,刘雁春,陆秀平,王克平;多波束与单波束测深数据的融合处理技术[J];测绘学报;2001年04期
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【共引文献】
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5 闫秀婧;;负离子时空分布分析评价系统设计与研发[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
6 黄德全;;差分GPS在动态吃水改正中的应用与实现[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
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【同被引文献】
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2 郭辉;王玲;刘贺平;;基于核主成分分析与最小二乘支持向量机结合处理时间序列预测问题[J];北京科技大学学报;2006年03期
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6 姚恩涛;季娟;张明;;两轴车辆动态称重信号分析方法研究[J];传感器技术;2005年12期
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10 傅佩红;李雪飞;贺立源;;遗传算法在特异值识别与处理中的应用[J];测绘科学;2008年02期
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1 吴英姿;多波束测深系统地形跟踪与数据处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
2 王向红;多波束条带测深系统数据后置处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
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7 朱旭初;便携式多波束测深仪实时波束形成技术研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 兰光华;支持向量机训练算法实现及其改进[D];南京理工大学;2005年
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10 陈友元;便携式多波束测深仪实时测控与数据可视技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
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【二级参考文献】
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8 王向红;多波束条带测深系统数据后置处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
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