基于小波分析的GPS信号噪声特性

通过提取南宁实验GPS控制网的原始载波信号,利用小波分析理论在多尺度、多分辨率、可伸缩、可平移等分析方面的优势,分别对提取的原始载波信号、单差观测值、双差观测值采用bd3小波函数进行3层小波分解,研究各种GPS信号噪声的特性,对减弱各种GPS噪声的影响有一定的参考价值。     

基于小波变换的单频GPS快速精密定位整周模糊度的解算

对于GPS短基线,载波相位双差观测量已基本消除了卫星轨道误差、钟差、大气折射误差等系统偏差的影响,主要包含距离观测量信息及随机测量误差,其中测量误差是高频的测量噪声,小波变换可将GPS载波相位双差观测量中的观测噪声(高频部分)分解出来。本文利用Coiflets小波基函数对GPS快速定位的原始载波相位双差观测量进行5层分解,通过重构第5层低频系数获得去除噪声的"干净"的载波相位双差观测量,然后利用"干净"的双差观测量进行最小二乘参数估计,以减小测量噪声对GPS快速定位病态方程解的扰动。计算结果表明该方法能够显著提高GPS快速定位中模糊度浮点解的精度,仅利用几个观测历元的数据就可以准确地固定模糊度。     

利用小波变换进行GPS振动观测值的异常探测

本文利用小波变换技术进行GPS振动观测值的异常探测,将GPS振动观测值序列视为一组观测信号,先利用小波低频分解提取信号趋势,再利用小波高频分解探测异常值的位置,提出结合观测体自身变形趋势判断异常值是否存在,再通过小波高频分解和小波阈值去噪找到异常值准确位置的探测方法。结合某GPS振动平台上的振动观测实验数据进行仿真分析,获得准确的异常探测结果。实践证明文中研究的异常值探测方法是可行的和有效的,为GPS振动观测值的异常探测提供新思路。     

多频组合数据在原始载波观测值预处理中的应用

周跳及粗差的产生将破坏GPS原始载波观测数据的连贯性,而传统的探测修复方法由于受到采样间隔的影响,不能完全对大采样率条件下原始观测数据周跳进行修复及较小粗差探测。随着GPS现代化中3个频率的应用,将多频组合观测值中好的特性应用到周跳及粗差的探测与修复已成为可能。通过多频载波相位组合观测值的波长特性,结合传统的伪距/载波探测原理,利用模拟的GPS多频数据进行各种情况下周跳与粗差的探测及修复,同时对一条GPS基线进行原始观测数据预处理作实例分析。结果表明,通过多频数据组合能够完全实时修复大采样率条件下各种情况的周跳,可以实时探测出0.2周以上的粗差。     

基于GPS相位观测值差分的小波变换在周跳探测中的应用

针对GPS载波相位观测值中出现的周跳,首先分别对GPS相位观测值做单差和双差处理,再根据小波变换检测信号的奇异性原理,将GPS相位观测值发生周跳处视为信号的奇异点,通过MATLAB编程,分别对相位单差和双差观测值进行小波变换来探测周跳.实验证明,基于差分法的小波变换周跳探测效率比较高,周跳位置探测比较准,而且双差观测值的周跳探测比单差观测值效果好.     

基于自适应噪声抵消与小波滤波的GPS监测误差分析

对GPS载波相位测量误差进行了理论分析和试验研究。根据噪声特征以及它们对载波相位测量结果的影响，提出了基于自适应噪声抵消与小波滤波相结合的GPS噪声抑止方法。对具有强相关特性的多路径误差采用自适应噪声抵消方法，而对于不相关的高频噪声则通过合理选择小波分解层数对信号进行分解，对作用闽值后的小波系数进行重构，得到最后的变形信号。实测数据分析表明，该方法能有效地削弱多路径效应及测量随机噪声，较用单一方法对GPS数据进行消噪处理有较大的优越性。     

基于小波分析的Kalman滤波动态变形模型研究

对GPS动态形变测量信号的性质进行了分析 ,采用小波分析对GPS动态变形数据滤波、变形特征提取和不同变形频率分离。与Kalman滤波方法相结合 ,首次提出基于小波分析的Kalman滤波动态变形分析模型 ,研究其参数设计和算法 ,并用MATLAB与C语言在微机上编程实现。对比大坝实测数据的处理结果可知 ,通过对原始观测值进行小波分析与Kalman滤波的联合处理 ,能克服只使用单一方法进行GPS数据噪声处理的不足。     

小波包分析在GPS振动观测中的应用

将小波包分析应用于GPS振动观测数据处理,研究小波包分析在异常值探测、信号特征提取、去噪中的应用。首先对信号分解和单支重构,验证小波包分析探测异常值的能力。针对小波包分析含有丰富的高频信息,采用奇异谱分析方法提取高频部分的振幅和频率。小波包分析的去噪能力优于小波分析。     

GPS短基线精化解算方法比较分析

为了提高单频GPS短基线解算的精度,削弱非模型化误差对于解算的影响,引入了小波分析和经验模式分解法(EMD)对原始双差观测值进行滤波消噪。利用实验数据评价了小波函数和EMD在信号消噪方面的能力。结果表明:EMD和小波方法均能够起到噪声分离的作用,但EMD比小波方法更直接,且不受小波基选择和分解层数的影响。     

基于小波分析的GPS双差观测数据消噪方法研究

通过双差方法难以消除的多路径误差、接收机观测噪声等非模型化误差会大大影响GPS动态定位的精度.基于小波分析的理论,对GPS双差观测数据序列的消噪问题进行研究,结果表明,利用小波去噪原理,可有效地从受到强噪声干扰的GPS观测数据序列中提取变形特征信息,增强基线解算的有效性,提高GPS定位精度,解决传统技术对GPS动态监测...     

小波变换法探测周跳的延拓方式选择研究

小波变换用于探测周跳是一种很有效的方法。它是通过一定尺度上的带通滤波器提取出细节信号,并将突变以一定的比例放大,从而发现周跳发生位置,然后采用高频系数奇异值进行插值替换,与低频系数重构,然后采用重构观测值与原始观测值作差取整的方法确定周跳值。本文将通过试算不同延拓方式对小波变换的影响,利用产生最小"边缘效应"的延拓方式,对非差、单差、双差观测值进行db6小波单尺度分解,并探讨其在单频周跳探测的应用。     

基于小波去噪法的基坑监测数据处理

受各种因素影响,地铁基坑监测数据除含有真实变形信息外,还存在噪声。应用MATLAB实现小波分析对监测数据的去噪处理和粗差探测仿真实验。实例表明,选取恰当的小波基函数和小波分解层数,通过小波分析的带通滤波的功能,能够对原始信号有效分频,从而在不同尺度上将粗差和噪声分离达到识别的效果。去噪之后的信号曲线有较好的光滑性,更能反映基坑周边土体的变形规律。     

基于功率谱和小波谱在GNSS时间序列信号探测分析中的应用

GNSS坐标在观测过程中受多方面因素影响,产生各种误差,存在一些波动变化,根据波动变化特征可以分析探测存在的信号。本文主要利用功率谱、小波谱和小波熵对GNSS原始、去趋势项、差分处理3种情况下时间序列进行分析,通过对比显示,小波谱和小波熵对于非平稳信号探测比功率谱分析能力强,GNSS时间序列存在一个趋势项和一个年周期信号。     

一种基于星间单差模糊度固定的载波伪距生成方法

随着测站和卫星数量的不断增加,大规模GNSS网的数据处理面临越来越大的挑战。将载波相位观测量转化为载波伪距是提高大规模GNSS网数据处理效率的有效方法。本文提出在精密单点定位基础上进行星间单差模糊度固定生成载波伪距的方法。采用中国大陆构造环境监测网络（陆态网）观测数据进行了验证。结果表明,对于包含252个测站的观测网,采用载波伪距进行整网解的处理时间不超过20 min。剔除异常测站后,240个陆态网测站的月坐标重复精度在N、E和U方向的均值分别为0.74、0.85和2.53 mm,略优于原始数据整网解的结果。本文还探讨了采用原始数据和载波伪距进行整网解的关系,利用带约束条件的观测模型对不同方法生成的载波伪距应用于整网解的原理进行统一解释,并指出了载波伪距整网解与原始数据整网解的理论等效性。     

基于小波变换的土壤重金属铬含量定量反演

耕地污染日益严重,耕地土壤的重金属高光谱信息属于非线性的微弱信号。小波变换作为常用的非线性微弱信号处理手段,在保留更多微弱信号的基础上可以更好的提取出土壤重金属的微弱光谱信息。文中研究在Db4小波对土壤原始光谱进行分解与重构的基础上提取特征波段,利用特征波段与重金属含量的相关性建立偏最小二乘模型反演土壤重金属铬含量。研究表明,利用Db4小波函数对原始光谱进行分解和重构可以有效提取土壤重金属铬的特征光谱信息;利用小波分解与重构所提取的特征光谱信息与重金属铬含量之间的相关性所建立的PLS模型的决定系数明显高于基于传统一阶微分处理土壤光谱所建立的PLS模型的决定系数。     

TJS-2 geostationary satellite orbit determination using onboard GPS measurements

This study analyzes the quality of onboard data of tracking signals from GPS satellites on the far side of the earth and determines the orbit of the geostationary satellite using code and carrier phase observations with 30-h and 3-day orbit arc length. According to the analysis results, the onboard receiver can track 6–8 GPS satellites, and the minimum and maximum carrier to noise spectral densities were 24 and 45 dB-Hz, respectively. For a GPS receiver on a high-altitude platform above the navigation constellations, the blocking of the earth and a weak signal strength usually cause a piece-wise GPS signal tracking and an increase in the number of ambiguity parameters. Individual GPS satellites may be continuously tracked for as little as several minutes and as long as 3 h. Moreover, considering the negative sign of elevation angles reflects the fact that GPS satellites are tracked below the receiver in the study. GPS satellites appear mainly in the elevation angle range of ??53° to ??83°, and dilution of precision values could reach ten or one hundred and more. Also, it is observed that when a signal suffers from atmospheric refraction, other GPS signals tracked simultaneously by the receiver experience strong systematic errors in the code observations. Based on single-frequency code and carrier phase measurements, the mean 3D root mean square (RMS) value of the overlap comparisons between 30-h orbit determination arcs is 2.14 m. However, we found that there were also some biases in the carrier phase residuals, which contributed to poor orbit accuracy. To eliminate the effects of the biases, we established a correction sequence for each GPS satellite. After corrections, the mean 3D RMS was reduced to 0.99 m, representing a 53% improvement.