Оптимальна обробка даних у балістичному лазерному гравіметрі при дії корельованих завад

Автор(и)

  • Анатолій Омельченко Харківський національний університет радіоелектроніки, пр. Науки, 14, 61166, Харків, Ukraine
  • Олександр Вінніченко Національний науковий центр ‟Інститут метрології”, вул. Мироносицька, 42, 61002, Харків, Ukraine
  • Павло Неєжмаков Національний науковий центр ‟Інститут метрології”, вул. Мироносицька, 42, 61002, Харків, Ukraine
  • Олексій Федоров Харківський національний університет радіоелектроніки, пр. Науки, 14, 61166, Харків, Ukraine
  • Володимир Болюх Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, вул. Кирпичова, 2, 61002, Харків, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2021.241522

Ключові слова:

автосейсмічна завада; вагові функції; корельовані завади; поліноми; процес авторегресії; прискорення вільного падіння

Анотація

Анотація

Роботу присвячено створенню алгоритмів оптимальної обробки даних у балістичних лазерних гравіметрах з урахуванням того, що сейсмічні завади є корельованими процесами.

Для побудови оптимальних алгоритмів обробки даних у балістичних лазерних гравіметрах на фоні корельованих завад застосовано узагальнений метод найменших квадратів. При цьому для опису завади використано математичну модель процесу авторегресії, для якої обернена кореляційна матриця має стрічковий характер і виражається через значення коефіцієнтів авторегресії. Для перетворення даних “шлях-час” із виходу схеми співпадіння балістичного лазерного гравіметра до рівномірного в часі процесу використовується їх локальна квадратична інтерполяція.

Розглянуто алгоритми обробки даних у балістичному гравіметрі, побудовані на основі зваженого методу найменших квадратів із застосуванням ортогональних поліномів Хана. Для реалізації симетричного способу вимірювання використано поліноми Хана симетричного виду, що характеризуються одним параметром.

Методом математичного моделювання досліджено виграш у точності вимірювання прискорення вільного падіння синтезованими алгоритмами у порівнянні з алгоритмом, заснованим на методі найменших квадратів. Показано, що автосейсмічні завади в балістичних лазерних гравіметрах із симетричним способом вимірювання можуть бути значно ослаблені при використанні в узагальненому методі найменших квадратів математичних моделей процесу авторегресії другого порядку. Виконано порівняльний аналіз характеристик алгоритмів, побудованих із використанням узагальненого методу найменших квадратів, зваженого методу найменших квадратів та звичайного методу найменших квадратів.

Посилання

References

Niebauer T.M., Sasagawa G.S., Faller J.E., Hilt R. and Klopping F. A new generation of absolute gravimeters. Metrologia, 1995, vol. 32, no. 3, pp. 159–180. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/32/3/004

Rothleitner Ch., Svitlov S., Merimeche H., Hu H., Wang L.J. Development of new free-fall absolute gravimeters. Metrologia, 2009, no. 46, pp. 283–297. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/46/3/017

Boliukh V.F., Vinnichenko O.I. Suchasni absoliutni lazerni hravimetry i yikhni metrolohichni kharakterystyky [Modern absolute laser gravimeters and their metrological characteristics]. Metrology and Instruments, 2013, no. 5(43), pp. 47–56 (in Ukrainian).

Omelchenko A.V., Zanimonskiy Y.M., Vinnichenko A.I., Kupko V.S. Development of Methods for Data Processing in a Rise-and-Fall Gravimeter on the Basis of Polynomial Models. Static and mobile measurements (TG – SMM 2013): proceedings of IAG Symposium on Terrestrial Gravimetry (17–20 September 2013, Saint Petersburg, Russia). Saint Petersburg, 2013, pp. 143–147.

Omelchenko A.V., Boliukh V.F., Vinnichenko O.I. Avtoseismichna skladova pokhybky symetrychnoho balistychnoho hravimetra, zumovlena kolyvanniamy fundamentu [Autoseismic component of the error of symmetric ballistic gravimeter caused by foundation oscillations]. Metrology and Instruments, 2014, no. 3(47), pp. 51–56 (in Ukrainian).

Bolyukh V.F., Omelchenko A.V., Vinnichenko A.I. Vliyaniye avtoseysmicheskikh kolebaniy fundamenta na pokazaniya ballisticheskogo gravimetra s induktsionno-dinamicheskoy katapultoy [Influence of autoseismic oscillations of the foundation on the readings of the ballistic gravimeter with an induction-dynamic catapult]. Measurement Techniques, 2015, no. 2, pp. 19–22 (in Russian).

Omelchenko A.V., Bolyukh V.F., Vinnichenko A.I., Kupko V.S. Pomekhoustoychivaya obrabotka signalov v ballisticheskom lazernom gravimetre s simmetrichnym sposobom izmereniya uskoreniya svobodnogo padeniya [Anti-interference signal processing in a ballistic laser gravimeter with a symmetric measurement method of gravitational acceleration]. Ukrainian Metrological Journal, 2019, no. 1, pp. 54–62 (in Russian). doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.1.2019.164717

Vinnichenko O., Neyezhmakov P., Omelchenko A., Fedorov O., Bolyukh V. Analysis of the effects of seismic interference on the results of measuring the acceleration of free fall by ballistic laser gravimeters [Analysis of the effects of seismic interference on the measurement results of gravitational acceleration by ballistic laser gravimeters]. Ukrainian Metrological Journal, 2020, no. 1, pp. 51–61 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.1.2020.204228

Omelchenko A. Otsinyuvannya parametriv polinomialnoyi rehresiyi u vypadku korelovanykh pomylok sposterezhennya [Polynomial regression parameters estimation in a case of correlated errors of observation]. Visnyk TDTU, 2009, vol. 14, no. 3, pp. 124‒133.

Omelchenko A.V., Vinnichenko O.I., Kupko V.S., Zanimonskyi Y.M. Zastosuvannia kvadratychnoi interpoliatsii u protsesi opratsiuvannia danykh u balistychnomu hravimetri [Application of quadratic interpolation during the data processing in ballistic gravimeters]. Metrology and Instruments, 2013, no. 4(42), pp. 50–55 (in Ukrainian).

Seber G. Lineynyy regressionnyy analiz [Linear regression analysis]. Transl. from Eng. V.P. Nosko, ed. M.B. Malyutov. Moscow, Mir, 1980. 456 p. (In Russian).

Box G., Jenkins G. Analiz vremennykh ryadov, prognoz i upravleniye [Time series analysis, forecasting and control]. Book 1. Transl. from Eng., ed. V.F. Pisarenko. Moscow, Mir, 1974. 406 p. (in Russian).

Wise J. The autocorrelation function and the spectral density function. Biometrika, June 1955, vol. 42, issue 1‒2, pp. 151–159.

Markel J.D., Gray А.H. Lineynoye predskazaniye rechi [Linear prediction of speech]. Ed. Yu.N. Prokhorov and V.S. Zvezdin. Moscow, Svyaz Publ., 1980. 308 p. (in Russian).

Опубліковано

2021-10-05

Номер

Розділ

Статті