基于改进EEMD的GPS多路径误差建模与削弱方法研究

引入一种改进的集合经验模式分解方法（improved ensemble empirical mode decomposition，IEEMD）进行多路径误差的建模。与EEMD方法相比较，IEEMD方法可以有效地克服模态分量数目不一致和分解不彻底等问题，并将原始序列分解为不同尺度的模态分量。同时，考虑到不同模态分量中高斯白噪声的能量密度与平均周期之积为常数，设计一种自动选择尺度与重构的方法，用于模态分量的选择与重构，进而构建GPS多路径误差模型。在此基础上，采用恒星日滤波技术，进行邻近周日GPS坐标序列中多路径误差的实时削弱。实验结果表明，采用同样的尺度选择方法和恒星日滤波技术，使用IEEMD方法可以得到比EEMD方法精度更高的GPS坐标序列。     

基于EMD和小波的GPS/BDS变形监测中的多路径误差削弱方法

针对GPS/BDS实时监测坐标序列中多路径误差的周日重复特性和高频随机噪声,分别采用EMD以及EMD与小波阈值去噪相结合的方法对现有坐标序列构建多路径时序模型,并通过恒星日滤波削弱后续坐标序列中具有强相关性的多路径误差。实测数据的处理结果表明,EMD可以很好地去除GPS/BDS实时监测序列中的高频随机噪声并削弱多路径误差的影响,提高实时监测精度50%左右,EMD和小波组合方法较单EMD效果稍好。     

复杂环境下GNSS滑坡监测多路径效应分析及处理方法

GNSS-RTK技术用于地形地貌、植被环境较为复杂区域监测形变时,因反射引发的多路径效应会对形变监测结果产生较大影响,严重制约该技术应用于高精度滑坡监测。针对复杂环境下GNSS滑坡监测多路径效应,通过采集秦巴山区监测环境与黄土监测环境下GNSS滑坡形变监测数据,对不同环境的可视卫星观测范围、信噪比及多路径效应序列进行详细分析,并利用恒星日滤波法对多路径效应序列进行修正,验证复杂环境下削弱多路径效应的方法和精度。结果表明:受监测地形影响,多路径效应与低高度角相关关系减弱,采用单一截止高度角削弱多路径效应的方法不适用;复杂环境引起的多路径效应可达2m,其定位精度无法满足形变监测要求;通过小波去噪,对定位结果采用恒星日滤波法提取误差趋势项,并用于相邻两天的定位误差实时修正,发现采用恒星日滤波法进行多路径效应修正后使定位残差提高至毫米级,东、北和高程3个方向精度分别提高84.38%、72.88%、64.84%。     

基于正则化与恒星日滤波的BDS多路径误差削减方法

在重构的载波相位单差残差基础上,利用分段思想估计北斗卫星的多路径重复时间,分别采用正则化方法和经典小波滤波方法提取载波相位单差残差的多路径信号,得到“干净”的单差残差序列。实验结果表明,利用Tikhonov正则化方法正确提取多路径信号是可行的,多路径信号比原始测量残差更具平滑性,并进一步优化了正则化参数的估计方法。利用优化后的Tikhonov正则化方法与恒星日滤波后,载波相位单差残差平均改进40.5%;坐标残差E、N、U方向分别改进24.8%、26.3%和42.7%。无论是观测值域还是坐标域,优化后的Tikhonov正则化方法较传统的小波滤波方法更具优越性。     

GPS动态变形分析中的傅里叶级数恒星日滤波

针对恒星日滤波中计算GPS卫星轨道运行周期提前时间的问题,提出一种基于傅里叶级数曲线拟合的提前时间估计方法。根据跨度达8 526 d的广播星历计算每天中所有可用卫星运行周期相对于前1 d的平均提前时间,将此平均提前时间作为采样点,以8阶三角函数形式展开的傅里叶级数进行曲线拟合,将卫星运行周期的提前时间拟合成关于时间的单一变量函数,免去了繁琐的计算步骤。实验结果表明,傅里叶级数恒星日滤波法缩小了监测点N、E、U三个方向坐标残差序列的均方根值,有效消除了GPS动态变形监测分析中的多路径影响,提高了复杂工程环境下动态变形监测中变形信息提取的能力。     

基于PCA及提升小波组合算法提取建筑物结构振动信号

针对监测结果受测量噪声和多路径等GPS误差影响的问题,提出基于PCA及提升小波的组合算法来提取建筑物结构振动信号。利用PCA空间滤波分离区域站点相关的共模误差,然后利用提升小波变换对振动信号进行降噪,用于提取结构振动信号。以香港某高楼在台风荷载作用下的观测数据为例进行实验,结果表明,此算法有效提高了变形监测的精度。     

基于改进的经验模态分解和SSA联合算法的GPS坐标时间序列重构

基于ICEEMDAN算法无需先验信息即可准确分离和提取低频信号与趋势信息的特性,以及SSA具有较好的信号重构优势,提出基于ICEEMDAN和SSA的联合重构方法。该方法将弱周期信号利用ICEEMDAN方法进行提取与重构,可弥补SSA方法中当弱周期信号对应的Hankel矩阵的奇异值和噪声Hankel矩阵的奇异值接近时容易被噪声掩盖而难以提取的不足。通过模拟实验和真实站点数据验证该算法分解和重构精度,并与奇异谱分析法、小波分解法、滑动最小二乘法进行比较。实验结果表明,ICEEMDAN-SSA联合算法相对于已有方法具有更好的重构精度。     

北斗卫星伪距多路径偏差改正研究

通过分析不同卫星系统MEO卫星的伪距多路径误差,发现北斗卫星伪距多路径偏差的存在。进一步分析BDS三类卫星伪距多路径误差的变化特征,结果表明,IGSO卫星和MEO卫星的伪距多路径误差存在明显的系统性偏差。选择分段线性拟合和分段多项式拟合两种方法建立北斗卫星伪距多路径偏差改正的经验公式,并比较两种改正方法的效果。分析了北斗卫星伪距多路径偏差改正前后的MP序列和MW组合序列的数据变化特征以及PPP定位结果的差异,验证了经验公式的可行性和有效性。     

北斗三号在轨测试卫星观测数据分析

采用自编数据处理算法对部分iGMAS与MGEX站点的观测数据进行分析，结果表明，北斗新信号表现优异，数据完整率和信噪比弱于GPS，多路径误差和伪距噪声与GPS相当，电离层延迟变化率优于GPS。总体而言，北斗三号与GPS处于同一水准。     

一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复方法

使用北斗三频观测值提取伪距多路径误差。分析表明,北斗伪距多路径误差达到m级,且变化较快,不能通过历元间差分完全消除,会对周跳探测及修复产生影响。提出一种改正伪距多路径误差的北斗三频周跳探测与修复新方法,能有效控制伪距多路径误差的影响,提高周跳修复的成功率。     

基于观测值域的多路径消除方法及其在GNSS实时变形监测中的应用

首先研究多类卫星的轨道回归周期特性并推导相应公式，然后讨论基于观测值域的多路径消除算法，最后利用实测数据验证该算法的可行性。结果表明，采用观测值域多路径误差修正的方法，使GPS、BDS和GPS+BDS平均定位精度在北、东和高程方向分别提高42%、38%和54%。
     

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基于经验小波变换的GNSS多路径误差改正

多路径误差是影响GNSS测量精度的主要因素及误差改正难点。将经验小波变换(EWT)算法在分解复杂信号上的优势与GNSS多路径误差的周日重复特性相结合,提出基于EWT的多路径误差提取及改正新方法。将能量熵与相关系数相结合来定义筛选系数,并将其变化显著的点作为含噪分量及信息分量的分界点;通过对含噪分量进行去噪并与信息分量重构的方式建立基于EWT的去噪新方法。模拟和实测数据实验表明,EWT能较好地提取及改正GNSS多路径误差,并且其效果显著优于EMD及小波分析方法。     

基于小波分析的多模多频GNSS-MR潮位反演

基于小波分析方法,利用GPS、GLONASS、Galileo和Beidou观测数据,通过对不同类型的信噪比数据进行质量分析,筛选质量较好的数据提取瞬时潮位.实验结果表明,基于小波分析的多模多频GNSS-MR潮位反演可大幅提升潮位反演结果的时间分辨率,且精度与LSP方法相当,可达到dm级.     

形态学和小波域滤波级联的杂波抑制算法研究

为保留目标的同时尽可能多地抑制图像背景杂波,在研究形态学滤波、空域平滑滤波、小波域平滑滤波以及它们级联的背景杂波抑制算法的基础上,提出形态学滤波和小波域平滑滤波级联的杂波抑制算法。该算法先对含有微弱目标和白高斯噪声的原始图像进行空域形态学滤波,然后对形态学滤波结果进行小波变换,在小波域中对各小波系数分别平滑滤波,用滤波前的小波系数减去滤波后的小波系数得到差值系数,对差值系数再进行逆小波变换。仿真测试表明,提出的算法在得到的残差图像中目标邻域信杂比(SCNR)平均增益比空域形态学滤波算法和空域平滑滤波算法等均有较明显的提高,为后续的目标检测与跟踪提供了良好的保障。     

朝鲜2017年核爆对中国东北地区形变场的影响

基于19个连续GNSS观测站的多种采样率（10 Hz、1 Hz和30 s）数据,分析2017-09-03朝鲜核爆对中国东北地区地壳形变场的影响。静态位移分析结果显示,距核爆现场最近的GNSS观测站JLCB没有产生明显的同震形变,与基于均匀半无限弹性空间断裂位错模型正演模拟的结果一致;GNSS应变结果显示,此次核爆在东北区域引起主应变的略微调整,但总体调整量在10-8以内,没有引起区域范围内面应变的变化;高频GNSS动态形变分析结果显示,核爆在JLCB站处没有引起明显的波形变化。另外,高频GNSS受到多路径效应的影响,可能会引起cm级的扰动,利用恒星日滤波方法可以抑制多路径的影响,得到精度更高、更可靠的动态形变结果。