随机抽样一致性算法在Vondrak滤波中的应用
发布时间：2020-12-22 20:07
针对传统Vondrak滤波法易受粗差值影响的问题,提出了一种基于随机抽样一致性的Vondrak滤波算法来探测和剔除数据中的粗差。首先通过采用随机抽样一致性算法对需要滤波的观测数据进行预处理;然后对数据是否在阈值范围内进行判断,给相应的数据赋予不同的权值系数;最后利用Vondrak滤波估计预处理后的数据。为了验证所提滤波算法的有效性,通过计算机仿真的方法,采用两种不同的信号模型产生信号,并且在两种信号中都加入粗差,分别利用传统的Vondrak滤波、抗差Vondrak滤波和所提滤波算法对两种信号进行滤波。仿真结果表明,所提滤波算法具有良好的粗差探测能力。
【文章来源】：电讯技术. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
RVF计算流程
σ按式(7)估算。为了模拟受粗差污染的观测数据，对该模型加入20个粗差点，前10个粗差点为孤立粗差点，其中5个粗差的取值为0.7，另外5个取值为-0.7，后10个为成片粗差点，第一片粗差的取值为-0.7，第二片取值为0.7。分别用传统的Vondrak滤波法、RVF法以及基于RANSAC的Vondrak滤波法对该模型进行滤波。由于平滑因子ε的存在，ε越小所得曲线的平滑程度越强。若是ε取值特别小，达到了绝对平滑的目的使得曲线不受粗差的影响，而没有考虑拟合的要求，使得滤波失去实际意义，故本文在ε的取值方面，对于不同的滤波方法，经过了多次选取，最终选取能够在绝对平滑和绝对拟合之间达到折中目的的ε。对于式(11)的模型，传统VF的ε=10-4,RVF的ε=1.8×10-5,RSCVF的ε=4×10-3。实验中RSCVF方法中迭代次数k=200，阈值t的取值为观测数据的平均绝对偏差[7]，仿真结果如图2所示。由图2可以看出，在式(11)的模型下，RVF有较好的抑制粗差的效果;RSCVF也通过基于RANSAC所进行的权值修正避免了观测数据中粗差的影响，得到较好的拟合效果，证明了RSCVF的正确性和有效性;而传统VF受粗差的影响较大，特别是当成片粗差出现时，曲线偏向粗差点的幅度较大。
σ按式(7)估算。对该模型加入20个粗差点，前10个粗差点为孤立粗差点，其中5个粗差的取值为1，另外5个取值为-1，后10个为成片粗差点，第一片粗差的取值为1，第二片取值为-1。分别用4.1节中的3种滤波方法对该模型进行滤波。对于式(12)的模型，传统VF的ε=5×10-4,RVF的ε=5×10-5,RSCVF的ε=10-2。实验中RSCVF方法迭代次数k=200，阈值t的取值为观测数据的平均绝对偏差，仿真结果如图3所示。由图3可以看出，对于式(12)的模型，传统VF受粗差的影响仍然较大;与RVF相比，RSCVF的滤波结果与其大致相同，证明了RSCVF与RVF都具有对被粗差污染的观测数据进行正确估计的能力，能够避免粗差数据对滤波结果的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于随机抽样一致性算法的风电机组塔筒倾斜度检测方法[J]. 雷阳,兰维,石超,张中泉,刘勇钊. 华电技术. 2018(10)
[2]一种GNSS多星座的抗差伪距单点定位算法[J]. 杨柯,蔡成林,张首刚. 电讯技术. 2018(09)
[3]改进Vondrak滤波在削减BDS多路径误差中的应用[J]. 杨国刚,蔡成林,唐振辉,孙凯. 导航定位学报. 2017(04)
[4]基于随机抽取一致性的稳健点云平面拟合[J]. 魏英姿,刘晓莉. 北京工业大学学报. 2014(03)
[5]抗差Vondrak滤波器设计及其在粗差探测中的应用[J]. 谷德峰,孙蕾,易东云. 兵工学报. 2008(06)
博士论文
[1]大跨桥梁施工期结构形态监测系统的实现与应用研究[D]. 杨保岑.武汉大学 2010
硕士论文
[1]Vondrak滤波准则及应用研究[D]. 吴芸芸.中南大学 2012
本文编号：2932354
【文章来源】：电讯技术. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
RVF计算流程
σ按式(7)估算。为了模拟受粗差污染的观测数据，对该模型加入20个粗差点，前10个粗差点为孤立粗差点，其中5个粗差的取值为0.7，另外5个取值为-0.7，后10个为成片粗差点，第一片粗差的取值为-0.7，第二片取值为0.7。分别用传统的Vondrak滤波法、RVF法以及基于RANSAC的Vondrak滤波法对该模型进行滤波。由于平滑因子ε的存在，ε越小所得曲线的平滑程度越强。若是ε取值特别小，达到了绝对平滑的目的使得曲线不受粗差的影响，而没有考虑拟合的要求，使得滤波失去实际意义，故本文在ε的取值方面，对于不同的滤波方法，经过了多次选取，最终选取能够在绝对平滑和绝对拟合之间达到折中目的的ε。对于式(11)的模型，传统VF的ε=10-4,RVF的ε=1.8×10-5,RSCVF的ε=4×10-3。实验中RSCVF方法中迭代次数k=200，阈值t的取值为观测数据的平均绝对偏差[7]，仿真结果如图2所示。由图2可以看出，在式(11)的模型下，RVF有较好的抑制粗差的效果;RSCVF也通过基于RANSAC所进行的权值修正避免了观测数据中粗差的影响，得到较好的拟合效果，证明了RSCVF的正确性和有效性;而传统VF受粗差的影响较大，特别是当成片粗差出现时，曲线偏向粗差点的幅度较大。
σ按式(7)估算。对该模型加入20个粗差点，前10个粗差点为孤立粗差点，其中5个粗差的取值为1，另外5个取值为-1，后10个为成片粗差点，第一片粗差的取值为1，第二片取值为-1。分别用4.1节中的3种滤波方法对该模型进行滤波。对于式(12)的模型，传统VF的ε=5×10-4,RVF的ε=5×10-5,RSCVF的ε=10-2。实验中RSCVF方法迭代次数k=200，阈值t的取值为观测数据的平均绝对偏差，仿真结果如图3所示。由图3可以看出，对于式(12)的模型，传统VF受粗差的影响仍然较大;与RVF相比，RSCVF的滤波结果与其大致相同，证明了RSCVF与RVF都具有对被粗差污染的观测数据进行正确估计的能力，能够避免粗差数据对滤波结果的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于随机抽样一致性算法的风电机组塔筒倾斜度检测方法[J]. 雷阳,兰维,石超,张中泉,刘勇钊. 华电技术. 2018(10)
[2]一种GNSS多星座的抗差伪距单点定位算法[J]. 杨柯,蔡成林,张首刚. 电讯技术. 2018(09)
[3]改进Vondrak滤波在削减BDS多路径误差中的应用[J]. 杨国刚,蔡成林,唐振辉,孙凯. 导航定位学报. 2017(04)
[4]基于随机抽取一致性的稳健点云平面拟合[J]. 魏英姿,刘晓莉. 北京工业大学学报. 2014(03)
[5]抗差Vondrak滤波器设计及其在粗差探测中的应用[J]. 谷德峰,孙蕾,易东云. 兵工学报. 2008(06)
博士论文
[1]大跨桥梁施工期结构形态监测系统的实现与应用研究[D]. 杨保岑.武汉大学 2010
硕士论文
[1]Vondrak滤波准则及应用研究[D]. 吴芸芸.中南大学 2012
本文编号：2932354
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