基于小波包分解的结构自振特征提取及多路径误差分离

为了准确获取结构自振特性,通过分析多路径误差和结构振动的频率特征,采用小波包分解和频谱分析相结合的方法,在不同尺度下进行特定成分的提取,再作频率特性分析。实验结果表明,小波包能够有效地分离多路径误差,实现结构振动特征的提取,GPS测定的结构自振频率与理论值吻合较好,并且具有很好的稳定性。     

基于小波分析提取单频GNSS伪距多路径误差及其对定位的影响

伪距多路径误差是影响GNSS导航定位精度的主要误差源之一。多路径误差与接收机周围环境有关,在实际应用中难以建立有效的多路径误差模型进行改正。对于多频GNSS接收机可以通过多频观测值组合估计伪距多路径,但该方法不适用于价格低廉的单频接收机,而导航中使用的大多数为单频接收机。因此,开展单频GNSS伪距多路径误差提取研究具有重要的工程应用价值。本文基于小波分析对单频GNSS接收机伪距多路径误差估计开展研究,首先验证了小波分析用于单频GNSS伪距多路径误差估计的可行性;其次,研究了采用不同的小波基和分解层次对多路径误差估计的影响;最后,研究了改正多路径误差对GNSS定位的影响。实验结果表明不同的小波基和分解层次对多路径误差提取效果没有明显的差别,但小波分解层次较低时定位误差分布相对更加集中,同时,经过多路径误差改正后在NEU3个方向RMS平均改善率达到20.4%、25.1%、16.4%。     

一种基于交叉证认技术的自适应小波变换及其在削减GPS多路径误差中的应用

多路径效应影响是目前限制GPS定位精度进一步提高的瓶颈。提出用交叉证认技术自动识别小波分解的信号层,再通过小波重构实现降噪和信号提取,并将该方法应用于GPS多路径误差的削减中。对模拟数据和实际GPS观测资料的分析表明,该方法能合理分离不同噪声水平下资料序列中的信号和噪声;当噪声水平小于信号振幅的一半时,能成功分离资料序列中的高频信号。同时,运用该方法得到的多路径改正模型和GPS多路径效应的重复性,可有效地削弱多路径效应的影响,提高GPS定位精度。     

城市典型环境下单频导航型GNSS接收机多路径误差特性分析

在高大建筑物、树木遮挡等城市复杂环境中,多路径误差和纯反射(NLOS)信号误差难以准确建模,严重影响行人GNSS导航定位的精度和可用性。本文首先对比分析了多路径延迟和纯反射信号延迟的误差特性,然后利用双差观测方程提取多路径和NLOS延迟误差,分析了两种延迟误差对伪距、载波相位和多普勒观测值的影响。通过UBLOX-NEO-M8T单频导航型接收机在建筑物附近和树木遮挡两种观测环境下的实测数据处理与分析,结果表明:载噪比(C/N0)较小时多普勒噪声明显变大。对于M8T导航型接收机,多路径影响严重的环境下C/N0低于30 d BHz,多普勒噪声变大。而NLOS影响严重的环境下多普勒噪声与C/N0之间关系不明显,在较大的C/N0,多普勒噪声仍然很大;在树木遮挡时,主要受多路径效应的影响,引起伪距的误差量级在10~150 m之间,对相位和多普勒的影响不明显;在高楼遮挡时,会出现NLOS信号干扰,对伪距和载波相位观测值的影响相同,延迟量大小与反射点的距离有关,可达到几百米,对多普勒观测值也有明显影响。     

一种GPS多路径反射信号的雪深反演

针对传统雪深测量缺乏必要时空敏感性的不足,该文在分析GPS信号多路径反射模型的基础上,利用GPS信噪比观测数据,通过分离提取多路径反射分量研究其时频特性,探讨GPS多路径信号与雪深及其变化关系并进行反演建模。依据菲涅尔反射区理论,确定了反射区域范围,进一步探讨卫星、波段选择及初始反射高度确定等。对比实验研究表明,反演结果与实测值吻合较好,相关系数为0.93,均方根误差为8.6cm;信噪比多路径反射分量的频率能有效跟踪积雪深度的变化。     

顾及有色噪声的卡尔曼滤波在多路径误差削弱中的应用

多路径误差为一时空环境效应,难以构建准确数学模型消除其影响,且该误差在基线两端不具有空间相关性,运用现有差分技术也无法很好消除,是高精度短基线测量中主要误差之一.为进一步削弱多路径误差,本文以监测站坐标时间序列中多路径误差为研究对象,根据多路径误差在历元间的时变特性,建立多路径误差状态空间模型,采用标准卡尔曼滤波和顾及有色噪声的卡尔曼滤波从监测站第一天双差固定解坐标残差序列中估计多路径误差改正序列,并根据多路径误差的周日重复特性,利用第一天得到的多路径误差改正序列对之后各天坐标序列进行改正.最后通过实验分析,得出顾及有色噪声的卡尔曼滤波估计方法优于标准卡尔曼滤波的结论.研究方法对提高GNSS定位精度具有重要实用价值.     

多路径误差对GPS C/A码伪距观测量影响的实验性研究

本文讨论了多路径误差对GPSC/A码伪距观测量的影响。通过在若干不同反射环境下进行实验性观测,本文分析和讨论了建筑物、高压线、地面、卫星自身以及水面反射引起的多路径误差的某些特征。其结论对研究GPS多路径误差的影响和实施GPS观测有一定的参考作用。     

EMD和SSA组合方法在GNSS多路径误差处理中的应用

提出EMD和SSA组合方法对GNSS观测数据进行多路径误差滤波。通过对实际GNSS变形监测数据处理,结果表明,该方法能够有效剔除多路径误差,获取建筑物真实结构震动信息。与高精度测量机器人观测数据对比结果显示,经过EMD+SSA方法处理后,观测精度获得明显提高,能够满足变形监测的精度要求。     

GPS载波相位测量中的信号多路径效应影响研究

当利用GPS进行高精度变形监测时,GPS信号的多路径效应成为影响GPS变形监测精度和可靠性的一种不可忽略的误差源.本文针对GPS载波相位测量中的多路径效应影响进行理论和试验分析.论述载波相位测量中GPS多路径信号的特征,分析它对载波相位测量的影响,提出在坐标域用移动平均进行短基线静态GPS测量多路径误差探测的方法.通过实测数据进行分析,取得满意的效果.     

GNSS多路径和信噪比相关性分析

在全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机附近的反射、衍射、干扰信号等所造成的多路径效应是影响定位的主要误差来源。信噪比(Signal-Noise Ratio,SNR)的振荡是由多路径信号叠加在直接信号上引起的,基于此原理学者们提出了很多检测和缓解多路径误差的方法。本文通过谱分析的方法对多路径时间序列进行了分析,并研究多路径与信噪比之间的相关性,对基于信噪比检测和缓解多路径误差的方法的适用性进行了说明。实验表明:多路径和信噪比振荡值的时间序列具有显著的相关性,能够利用信噪比观测值削弱多路径影响。     

参考经验模态分解-独立分量分析及其在GPS多路径误差处理中的应用

多路径误差在绝大部分应用中,其测站间相关性很弱,不能通过差分观测得到有效削弱,成为高精度GPS动态变形监测中的主要误差源。针对GPS多路径误差的特点,结合具有良好多尺度分解能力的经验模式分解方法(EMD)和具有良好盲分离能力的独立分量分析(ICA)方法,提出带参考信号的EMD-ICA方法来削弱多路径效应的影响。应用实例的结果证明了该方法的有效性。     

基于CEEMD-Wavelet-SavGol模型的GPS多路径修正算法

针对GPS多路径提取过程中EMD算法存在模态混叠效应及小波（Wavelet）去噪局限性的问题,提出了一种基于CEEMD-Wavelet-SavGol模型的多路径提取算法。为了能够充分提取高频和低频中的有用信息,该算法利用完备经验模态分解（CEEMD）对信号进行分解,得到一系列从高频到低频的模态函数（IMF）,并根据模量标准化累计均值法对尺度进行区分,然后分别采用Wavelet和SavGol滤波对高频分量和低频分量进行降噪,将降噪后的IMF进行重构,得到降噪后的信号。最后将该模型用于GPS多路径误差提取的实例中,并与Wavelet、EMD、CEEMD模型进行对比,证明了新模型的有效性。     

一种融合轨检信息的GNSS动态单历元多路径误差提取方法

随着中国高铁的发展,全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)动态定位技术在列车定位及轨道检测中具有广阔的应用前景,但其精度目前难以满足轨道检测要求。多路径效应是影响GNSS动态定位精度的一个主要误差源,目前已有的多路径误差削弱方法大多适用于静态测量环境,尚无有效的方法削弱动态多路径误差。分别采用传统算法和以轨检几何信息作为约束条件的算法解算GNSS观测数据,并将受到多路径影响的测量结果与轨检信息进行对比分析,同时利用小波多尺度分解算法分离坐标残差序列中的多路径误差和噪声,得到"干净"的轨道坐标序列。实验结果表明,由于信息量增加,融合轨检信息的GNSS数据解算方法可以有效提取多路径误差和观测噪声;利用小波相关分析能进一步削弱坐标域中的多路径误差,提高GNSS动态定位的精度,满足高铁轨道测量的需求。     

地球科学相关论文摘要

04 0 6 0 1　GPS载波相位测量中的信号多路径效应影响研究 袁林果 (西南交通大学 )…∥测绘学报 .- 2 0 0 4 ,33(3) .- 2 10～ 2 16论述了载波相位测量中GPS多路径信号的特征 ,分析了其对载波相位测量的影响 ,提出了在坐标域用移动平均进行短基线静态GPS测量多路径误差探测的方法 ,实测数据取得了满意的效果。0 4 0 6 0 2　一个新的GNSS模糊度估计类 P .J .G .Teunissen(荷兰代尔夫特理工大学 )∥武汉大学学报·信息科学版 .-2 0 0 4 ,2 9(9) .- 74 1～ 74 6说明了整数等变估计类较整数估计类和线性无偏估计类的范围大 ,给出了一个…     

大型斜拉桥环境下BDS/GPS观测数据质量分析

为了进一步提高大型斜拉桥环境下BDS系统的监测精度,进一步对相关影响进行分析处理,以苏通大桥为试验对象,通过采集不同部位的站点BDS/GPS卫星观测数据,采用自编的BDS观测数据质量分析软件与TQEC软件对观测数据的完整性、观测值与周跳比、卫星信号信噪比及多路径误差等进行计算分析。结果表明,BDS卫星数据完整性优于GPS,但信噪比与多路径误差不及GPS稳定,同时桥面观测环境下的各项指标低于岸边观测环境。因此在采用BDS进行桥梁监测时,在误差处理与解算方法上必须考虑桥梁环境的影响,特别是对多路径的处理,以更有效分离变形。     

顾及海面多路径的PPP自适应选权随机模型

针对适合ZWD估计的Cosine平方PPP随机模型存在仅考虑大气对GNSS观测值的影响,而认为多路径误差对观测信号影响权重一致的问题,该文由舰船横纵摇作用下海面多路径效应的变化规律入手,结合海浪反射面对反射信号影响的研究,对Cosine平方PPP随机模型进行了改进,提出基于舰载GNSS使用的顾及动态海面多路径效应的PPP自适应选权随机模型。实验表明,基于自适应选权随机模型求解的ZWD精度较改进前误差减少30%左右,且海面多路径效应越强,精度提高效果越好。在基于舰载GNSS反演海上水汽含量的应用中,利用该模型可有效减少舰船摇摆情况下海面强多路径效应对ZWD反演精度的影响,保证ZWD满足水汽含量转换的精度要求。     

GPS变形监测中多路径效应的削弱方法研究

主要从GPS的基本观测方程出发,通过数学分析的方法,在GPS观测值之间建立数学模型,进一步分别推导了伪距观测值和相位观测值中多路径效应的影响。此外,主要研究了利用相位平滑伪距削弱伪距多路径误差的方法和利用小波分析的方法对GPS多路径值序列进行分解和重构,提取出高精度的多路径误差,并通过实验数据分析了几种方法中的多路径效应影响。     

变形监测中GPS多路径效应的削弱方法研究

本文主要从GPS的基本观测方程出发,通过数学分析的方法,在GPS观测值之间建立数学模型,进一步推导了伪距观测值和相位观测值中多路径效应的影响.此外,主要研究了利用相位平滑伪距削弱伪距多路径误差的方法,以及利用小波分析的方法对GPS多路径值序列进行分解和重构,提取出高精度的多路径误差,并通过实验数据分析了几种方法中的多路径效应.     

WAAS接收机多路径误差包络延迟的定义与分析

多路径是限制差分GPS系统精度的主要测量误差,这是发展接收机和天线技术以削弱多路径误差的一个重要的促进因素。本文说明了接收机多路径误差包络延迟研究的结果,研究中采用实验室环境的GPS信号仿真器,利用高分辨率技术测量误差包络延迟,并比较它们与FAA广域增强系统（WAAS）参考站观测的多路径误差的一致性,文中使用WAAS参考站接收机,研究了接收机带宽,相关间隔,甚短或甚长多路径延迟、自相关函数旁瓣以及多平面反射的效果,测试结果表明了理论上和现场观测的多路径误差估计的良好的一致性,并说明了WAAS接收机中采用的各种接收机多路径消除技术的特点和影响,本文在研究结果广泛适用于一般的GPS接收机设计以及其它差分系统,例如FAA的局域增强系统,结果确认WAAS参考站的测量精度主要受附近的多路径及多路径反射信号的影响,新的多路径消除技术,例如超窄相关间隔以及改进的接收机算法,配合新的天线设计,具有在差分参考站进一步降低多路径误差的能力。     

BDS-3卫星伪距偏差及多路径误差分析

卫星伪距偏差对卫星精密定位的实现及其应用会产生较大的影响,为了探究BDS-3卫星伪距观测值是否存在伪距偏差,正确评价BDS-2和BDS-3各频率信号伪距观测值多路径误差,推导了可以度量多路径及噪声的无几何和无电离层的多路径组合(MP)观测量,并利用全球均匀分布的43个MGEX测站的观测数据,计算分析了多路径误差与卫星高度角的关系,对比分析了BDS-2和BDS-3不同频率信号伪距多路径的特性,统计了多路径误差的均方根,结果表明BDS-3伪距多路径误差明显小于BDS-2,验证了BDS-3卫星伪距观测值中不存在与卫星相关的伪距偏差。