小波分析理论在GPS技术中的应用

在GPS数据处理中 ,存在着误差影响、影响波的干扰、周跳和数据量大等问题。误差影响和影响波的干扰实质是在接收卫星信号时受到其它因素的影响 ;周跳是由于卫星信号的失锁而造成信号的不连续 ;数据量大是因为GPS观测需要采样间隔小又连续观测所致。由于小波理论具有时频分析、波形分解、特征提取和快速小波变换等特性 ,应用小波变换和波形分解可以解决误差影响和影响波的干扰的问题 ;应用特征提取可以解决周跳检测问题 ;应用快速小波变换可进行数据压缩     

基于小波变换的射频干扰消除方法的研究

在射电天文观测中,射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)会以多种形式混入望远镜接收系统,给观测带来误判或者降低观测信噪比.近年来国内国际射电天文快速发展,国内国际大型射电望远镜和阵列先后建设,观测灵敏度大为提高,射频干扰的影响尤为突出.随着科技发展和人类活动的加剧,射频干扰日益严重且不可逆转.提出利用2维离散小波变换的方法分析射电天文观测的数据,对望远镜系统输出的时间频率序列进行小波变换,根据小波系数分离出原始信号中各分量,每个分量统计得到相应的阈值,将各分量与阈值相比较识别干扰成分并标记去除.利用该方法对实际观测数据进行了处理,结果表明该方法能够很好地标记并消减干扰信号,且提高了观测的信噪比.     

Wavelet变换端部效应的讨论

本揭示和讨论了小波变换时频谱分析中随频率而变化的端部效应现象；提出和叙述了跳步时间序列分析的模型和方法，用以限制小波变换的端部效应，改进信号检测的分辨率；并通过模拟天资料序列的试验，证实了跳上不时序模型对限制小波变换端部效应的显贡献。     

IGS产品在GPS时间比对中的应用

在利用GPS CV(GPS Common View)技术进行高精度时间比对时，电离层和卫星位置误差对观测到的卫星信号的影响是不容忽视的，需要对它进行精确的估计和改正．讨论IGS精密星历和CODE全球总电子含量图(TECMAPs)在GPS时间传递中的应用．计算结果表明，采用IGS产品可有效提高单站定时和远距离时间传递的精度。     

GIM在LEO卫星单频GPS定轨中的应用

电离层延迟误差是单频GPS(Global Positioning System)数据最主要的误差源,为提高基于单频GPS数据的LEO(Low Earth Orbiting)卫星定轨精度,必须消除/减弱GPS观测数据中电离层延迟影响.研究了全球电离层模型GIM(Global IonosphericMaps)在基于单频GPS伪距数据的低轨卫星运动学和动力学定轨中的应用,并通过估算电离层尺度因子的方法消除C/A码伪距观测量中电离层延迟影响.由于LEO卫星星载GPS信号受电离层延迟影响与卫星轨道高度相关,选取了轨道高度在300～800 km的CHAMP(CHAllenging Mini-satellite Payload)、GRACE(Gravity Recovery AndClimate Experiment)、TerraSAR-X及SAC-C等LEO卫星C/A码伪距观测量作为试算数据.CHAMP等卫星实测数据计算结果表明:以JPL(Jet Propulsion Laboratory)发布的GIM模型作为背景模型,通过电离层比例因子法能很好地消除C/A码伪距观测量中电离层延迟影响,提高LEO卫星运动学和动力学定轨精度,其中,CHAMP卫星轨道最低,受电离层延迟影响最严重,定轨精度提高最显著,分别为55.6%和47.6%;SAC-C卫星轨道高度最高,受电离层延迟影响最小,相应的定轨精度提高幅度也最低,分别为47.8%和38.2%.     

小波方法在CCD图像处理中的应用

针对天王星卫星位置观测图像中存在的一些问题,提出了一种新的图像处理方法,即二维墨西哥帽小波变换方法.图像处理结果表明,这种方法能够有效地去除背景梯度和噪声,将接近主星的卫星从主星的光晕中分离出来.     

用小波变换原理检测原子钟环境温度的变化

根据小波变换的奇异性检测原理，分析了环境温度变化对原子钟特性的影响；基于小波变换的信号重建原理，将温度变化引起原子钟相位－时间起伏进行时域－频域分析；用小波变换理论分析了由于昼夜温度变化引起原子钟周期性波动的原因，结合传统的谱分析方法，认证了原子钟相位－时间起伏的周期性，结果表明：在有环境温度调节的环境中，氢原子钟的相位－时间起伏标准差为４１ｎｓ左右；在一般环境中，铯原子钟的相位－时间起伏标准差为     

LP估计在星载GPS运动学定轨中的应用及精度分析

为得到高精度的星载GPS运动学定轨,必须利用观测精度高的相位观测值,但是相位观测值预处理后,仍然存在残余小周跳．在残差服从正态分布情况下LS法是最佳参数解算方法,但该方法不能解决资料的系统误差消除问题,LP估计是处理资料残差分布含有系统误差的有效方法之一．基于LS、LP方法的有效条件和GPS数据预处理的特性,将LP估计方法引入星载GPS运动学定轨数据处理中,以CHAMP卫星资料为例,研究了LP估计在星载GPS运动学定轨中的应用及其精度分析．实践表明:在处理含有残余小周跳的相位观测值时,LP估计比LS更有效,提高了星载GPS运动学定轨精度,但随着残余周跳的进一步修复,LP估计相对于LS估计的优越性越来越弱,在资料完全没有系统误差,残差服从正态分布的情况下,LP估计不能很好地体现其优越性,精度反而低于LS估计．     

单频GPS周跳检测与估计算法

提出一种单频GSP载波相位中的野值，周跳俭测与模糊度估计算法，采用三阶多项式的卡尔曼滤波检测野值与周跳，而用一种最佳小波估计模糊度，该算法适用于采样间隔为1秒的载波相位测量，用1995．6．22Topex星载GPS数据计算的结果表明，它有限高的效率，可以准确估计信号中断几秒内的模糊度。     

非均一方差的GNSS定位误差模型检验

在全球导航卫星系统中,定位精度是一个重要的性能指标。准确的定位误差模型有利于理解系统的工作模式,同时也为进一步提高系统性能提供指导。当卫星的测距误差满足相互独立和方差均一的条件时,定位误差等于测距误差标准差与几何精度因子的乘积。然而在实际应用中,由于不同卫星信号的传播路径不同,测距误差的统计特征难以相同,尤其当卫星信号受到多径干扰与电离层闪烁影响时,不同卫星间的测距误差有显著的差异。介绍了一种利用奇异值分解方法建立的非均一测距误差的定位误差理论模型,利用北京站与香港站的实测数据,对受到多径效应与电离层闪烁影响的定位误差进行分析。结果表明,其统计特性与非均一方差的定位误差模型给出的结果一致,验证了模型的正确性和有效性。     

卫星定位精度对在轨甚低频干涉测量影响分析

由于地球电离层的阻挡以及其他干扰,在地面难以进行有效的甚低频天文观测,而使用搭载于绕地或绕月轨道卫星上的甚低频天线进行干涉观测会大大提高观测灵敏度和角分辨率.卫星定位精度会影响观测数据的处理结果,进而影响成图质量,并且会大幅影响飞行项目的复杂度和总成本.首先分析卫星姿态控制精度和星间基线测量精度对绕地轨道甚低频干涉观测的影响,之后对干涉观测中信号延时误差进行仿真,研究延时误差与数据相关处理中条纹搜索范围之间的关系,并对数据计算速度需求进行估算.分析和仿真结果可以辅助相关空间甚低频观测项目总体方案的制定和工程指标的优化.     

VLBI观测信号相关处理中的小波保角变换

Daubechies小波可以表征为幂函数或e指数函数的形式，保持相关相位条纹的幅角不变。在VLBI观测信号相关处理过程中引入了小波分析方法，以探讨小波理论在VLBI技术中的应用特点。两个台站的VLBI观测信号经过时间补偿和干涉条纹旋转后，利用静态小波算法在线性空间中的保角变换特征可提取VLBI信号的干涉相位特征，并完整保留相位的时序关系。     

时间尺度的分域递推模型

建立时间尺度是时间测量的目的之一．实时原子时则要求对时间尺度进行必要的预测．小波分析是近年来迅速发展起来的一门学科,它可以对信号在不同的分辨率下进行分析,凡是传统的Fourier分析可以应用的地方,小波分析都可以得到应用．基于小波分析建立了一种时间尺度分域递推模型,这种方法既不同于ARMA（p,q）模型,又有别于卡尔曼滤波方法．ARMA模型要求过程是平稳随机的,而卡尔曼滤波方法虽然不要求过程是平稳的,但它预测的精度有限．分城递推模型将信号在不同的频率尺度进行正交分解,在各个尺度上对小波变换系数进行建模．最后根据陕西天文台守时实验室的实测数据,验证了分域递推模型,ARMA模型一步预测误差10ns,而分域递推模型五步预测误差平均为4．5ns．结果表明这种方法简单而切实可行,分域递推模型的预测精度优于其它方法．     

LSTSA模型用于改进日长变化序列的小波变换

通过实际天测得到的日长变化资料的分析研究，证实了将非线笥的跳步时间序列分析模型（LSTSA）结合到小波变换中，能够有效削弱小波变换中时频谱的端部畸变效应，显提高对低频信号的检测能力。LSTSA模型将对不上波变换中时频谱技术的更好、更广泛的应用作出一定的贡献。     

基于小波分析的脉冲星信号消噪处理

脉冲星信号是一种典型的非平稳信号,且信噪比非常小．目前对脉冲星信号的处理仅局限于对脉冲星信号不同周期的迭加．根据脉冲星信号的特点采用小波消噪的方法对其进行处理,并对小波的选取和分解层数的优化进行了研究．结果表明小波阈值消噪能够对脉冲星信号实现噪声剔除,达到既净化信号,又不丢失高频有用信息的目的．从而实现了迭加较少的信号周期就能够获得与较长时间迭加相似或更好的效果,可以大大提高脉冲星观测的轮廓精度．     

VLBI观测信号相关处理中的小波保角变换

Daubechies小波可以表征为幂函数或e指数函数的形式 ,保持相关相位条纹的幅角不变。在VLBI观测信号相关处理过程中引入了小波分析方法 ,以探讨小波理论在VLBI技术中的应用特点。两个台站的VLBI观测信号经过时间补偿和干涉条纹旋转后 ,利用静态小波算法在线性空间中的保角变换特征可提取VLBI信号的干涉相位特征 ,并完整保留相位的时序关系。     

小波变换及其在天文地球动力学中的应用

小波变换是近几年来国际上流行的一种新的数学分析方法，近年来在天文学和天文地球动力学领域中得到了广泛的应用，文中对连续小波的概况，原理，有关技术及其在天文地球动力学中的应用作了简单而系统的介绍。     

上海天文台GPS掩星技术研究现状

简要地介绍了GPS／LEO卫星无线电掩星技术的基本原理、意义以及国际上的最近动态，列举了几个主要的LEO卫星计划；重点分析了GPS掩星探测地球大气技术中需要注意的若干问题，并推出可能采取的改进方案和相应的技术路线。上海天台在GPS／LEO空基气象学中已经成功地提出：通过通约LEO／GPS轨道方法，实现掩星地面观测点控制的新思路。作为一个应用实例，针对东中国海洋上空大气状况对中国东部经济发达的地区特别是上海地区的天气有着重要影响的背景，提出利用通约LEO／GPS卫星可对该地区大气实施监控。为了充分利用GPS／LEO掩星观测资源，上海天台开展了振幅反演的计算方法研究；提出了在振幅反演中存在着无线电信号几何衰减和物理衰减两种不同的衰减机制，并考虑了它们的数学模型以及对反演结果的影响。简要地叙述了掩星质量因子的定义和计算方法。作为国内天地球动力学研究中心，上海天台将与国内外一些合作单位考虑建立GPS／LEO掩星技术观测处理的软件系统。作为空基GPS气象学的推广，还考虑进行山基和飞机载掩星观测实验，论证用这些方法监测局部大气剖面的可行性以及它们在国民经济和科学研究上的作用。     

基于小波包阈值法的脉冲星信号去噪方法研究

小波变换去噪只对信号的低频部分进行分解和处理,忽略了信号的高频部分,无法对信号的整个频段进行有效的信息提取,进而影响脉冲星信号去噪的效果。提出利用小波包阈值法对脉冲信号进行分析,针对小波包分解后的系数选用不同的阈值函数处理。实验结果表明,脉冲星信号的去噪效果明显提高,其中,脉冲星信号的信噪比、峰值信噪比与平滑度指标都有相应的改善,为脉冲星信号去噪提供了一种新的思路。     

极移振幅和相位的时—频域统计分析

极移的各种周期变化与地球上的许多现象，如地震等，有某种紧密的联系。研究这些周期变化及其成因是相当重要的。利用新的观点来分析这 一经典问题。首先将复小波变换引入极移的研究之中，了解极移的复小波变换及各种周期变化。提出小波变换对数幅相图的概念，并对小波变换的振幅和相位的变化分别进行了分析。结果表明：极移的模值以及小波变换的模值都有某种周期的变化。小波变换尺度比较小时，可以描述短周期的变化；小波变换尺度大时可以描述较长周期的变化。