强污染单历元GPS形变信号的提取和粗差识别

阐述了小波分析技术用于强污染GPS单历元形变信号处理的基本原理及其实现方法。以含少量粗差的低信噪比形变信号为例,研究了基于Mallat分解和合成算法,分离信号趋势项并进行粗差识别的技术。采用小波软阈值降噪的方法去除强污染数据中的随机噪声,降噪效果远好于中值滤波。最后对识别的粗差信息进行线性修复,获得了令人满意的形变信号。     

基于小波技术的GPS单历元形变信号降噪研究

基于小波变换多分率分析原理,本文阐述了阈值降噪、中值滤波小波降噪原理,在中值滤波基础上通过改进,提出加权中值滤波小波降噪方法。通过仿真实验分别与软硬阈值降噪,中值滤波降噪方法作比较。实验表明,对小波高频系数采用加权中值滤波,然后重构信号,不仅可以最大限度地保留有效信号、有效降噪,保持信号的光滑性,而且具有良好的抗粗差性。     

GPS单历元形变信号的小波降噪

阐述了小波变换、多分辨分析及中值滤波的基本原理。研究了对小波变换的高频系数采用中值滤波,然后重构信号达到降噪目的的形变数据处理新方法。并与强制降噪及软门限阈值化小波降噪方法比较。模拟实验表明,基于高频中值滤波的小波降噪方法不仅能有效降噪,保持信号的光滑性,还能在降噪的过程中剔除少量粗差。     

Similar single-difference model and its algorithm for solving GPS monitoring deformation directly at single epoch

A new similar single-difference mathematical model (SS-DM) and its corresponding algorithm are advanced to solve the deformation of monitoring point directly in single epoch. The method for building the SSDM is introduced in detail, and the main error sources affecting the accuracy of deformation measurement are analyzed briefly, and the basic algorithm and steps of solving the deformation are discussed.     

Similar single-difference model and its algorithm for solving GPS monitoring deformation directly at single epoch

A new similar singledifference mathematical model ( SS-DM) and its corresponding algorithm are advanced to solve the deformation of monitoring point directly in single epoch. The method for building the SSDM is introduced in detail, and the main error sources affecting the accuracy of deformation measurement are analyzed briefly, and the basic algorithm and steps of solving the deformation are discussed. In order to validate the correctness and the accuracy of the similar single-difference model, the test with five dual frequency receivers is carried out on a slideway which moved in plane in Feb. 2001. In the test, five sessions are observed. The numerical results of test data show that the advanced model is correct.     

单历元变形量快速提取算法的实现与分析

单历元解算变形信息是解决实时变形监测问题的有效手段。将高精度基线向量作为已知条件,单历元快速求解变形量,研究并实现了顾及误差改正的单历元变形量快速提取算法,将原有的有效基线解算距离从5 km扩展到了10 km。计算实例表明,该算法可以保证10 km以内的基线解算精度达到毫米级。同时,根据获取的数据初步讨论精度改善效果随距离的变化情况。     

基于小波变换的GPS周跳探测

概述了GPS周跳产生的原因及其探测周跳的重要性，总结了用来进行检测的常用方法，重点讨论了用小波分析来检查周跳的基本思想。并用实际的工程算例验证了该方法的可行性和有效性。     

基于LAMBDA和DC算法的GPS单历元整周模糊度的快速确定

仅利用LAMBDA方法求解GPS单历元整周模糊度成功率不高,并且当接收卫星数较多时搜索空间较大。为此,采用TIKHONOV正则化方法削弱单历元模型法方程的病态性,并且基于协方差矩阵选择部分宽巷模糊度,先采用LAMBDA方法进行搜索,再利用高解算效率的DC算法解算剩余宽巷模糊度,最后通过两组不同线性组合的逆变换直接求取原始观测值L1和L2的整周模糊度。实验和计算表明,方法显著提高整周模糊度的搜索效率,并且提高模糊度搜索成功率。     

一种考虑随机模型精化的单频单历元算法

研究了一种适合变形监测的考虑随机模型精化的单频单历元算法。分析了单频单历元相位双差观测方程法矩阵的特性;基于吉洪诺夫正则化方法,将秩亏的法方程由秩亏变为满秩,得到模糊度的浮动解及其相应的均方误差矩阵,结合LAMBDA方法可准确地固定模糊度,得到基线向量的单历元解;给出了实时权的计算公式,用实时权代替固定权,提高了解算模糊度的成功率。通过一个3km长的基线算例说明算法的效果。     

基于不同学科解决粗差探测问题的方法研究

通过对已有粗差探测成果的研究,本文按照基于的学科不同将其大致分为4类:数理统计粗差探测方法,基于多元统计分析粗差探测方法,线性代数粗差探测方法,人工智能粗差探测方法。然后从这4个方面辐射出已有的关于粗差发现、定位、定值等相关方法的研究,并且针对国内学者对用人工智能方法实现粗差探测未进行成熟研究的现状,提出可行策略并进行实现从而为人工智能和测量数据处理2个学科的结合开拓新的研究方向。     

Ability to detect and locate gross errors on DEM matching algorithm

Abstract

Digital elevation model (DEM) matching techniques have been extended to DEM deformation detection by substituting a robust estimator for the least squares estimator, in which terrain changes are treated as gross errors. However, all existing methods only emphasise their deformation detecting ability, and neglect another important aspect: only when the gross error can be detected and located, can this system be useful. This paper employs the gross error judgement matrix as a tool to make an in-depth analysis of this problem. The theoretical analyses and experimental results show that observations in the DEM matching algorithm in real applications have the ability to detect and locate gross errors. Therefore, treating the terrain changes as gross errors is theoretically feasible, allowing real DEM deformations to be detected by employing a surface matching technique.     

Applications of graph theory to gross error detection for GPS geodetic control networks

This paper describes a broad perspective of the application of graph theory to establishment of GPS control networks whereby the GPS network is considered as a connected and directed graph with three components. In this algorithm the gross error detection is undertaken through loops of different spanning trees using the “Loop Law” in which the individual components ΔX, ΔY and ΔZ sum up to zero. If the sum of the respective vector components ΩX, ΩY and ΩZ in a loop is not zero and if the error is beyond the tolerable limit (ε>ω), it indicates the existence of gross errors in one of the baselines in the loop and therefore the baseline must be removed or re-observed. After successful screening of errors by graph theory, network adjustment can be carried out. In this paper, the GPS data from the control network established as refence system for the HP Dam at Baishan county in Liaoning province is presented to illustrate the algorithm.     

一种附约束的单频单历元GPS双差相位解算方法

在各类变形观测中，存在着2次观测的变形值不大及各种变形方向和大小可以比较精确预测等特点，可以把这些特征作为约束条件，对GPS单历元相位观测方程进行求解。基于以上几点，提出了一种含约束条件的单频单历元GPS相位求解算法和简单实用的模糊度搜索方法，本方法据观测值直接估计模糊度参数，并根据求出的模糊度估值进行搜索，还分析了最优解的获得和检验方法，最后用2个实例说明了该法的有效性和实用性。     

Applications of graph theory to gross error detection for GPS geodetic control networks

1　ＧｒａｐｈｔｈｅｏｒｙａｎｄｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓＡｇｒａｐｈＧｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｐｏｉｎｔｓ (ＮＯＤＥＳ)ａｎｄｌｉｎｅｓ (ＥＤＧＥＳ)ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｅｐｏｉｎｔｓ .Ｔｈｅｐｏｉｎｔｓａｒｅｃａｌｌｅｄｎｏｄｅｓａｎｄｌｉｎｅｓａｒｅｅｄｇｅｓ .Ａｄｉｒｅｃｔｅｄｇｒａｐｈｉｓａｇｒａｐｈｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｅｄｇｅｓｃｏｎ ｎｅｃｔｉｎｇｔｈｅｎｏｄｅｓａｒｅｓｐｅｃｉｆｉｅｄ .Ａｔｒｅｅｉｓａｃｏｎｎｅｃｔｅｄｇｒａｐｈｗｉｔｈｏｕｔａｎｙｌｏｏｐ .Ａｌｏｏｐｉｓａｃｌｏｓ…     

GPS变形监测的SSDM方法的理论与实践

全球定位技术已广泛应用于监测各种建构物的变形,本文根据高精度GPS变形监测的特点,从六个方面综合性地介绍了SSDM(似单差方法)的理论与实践。第一部分介绍了SSDM方法产生的背景,第二部分给出了其基本数学模型。第三部分分析了SSDM方法的误差来源和控制措施,第四部分介绍了采用SSDM方法进行变形监测的监测方案,第五部分简单介绍了采用SSDM方法开发的软件。最后一部分,对SSDM方法的一些重要结论进行总结。本文中,某些论据以参考文献形式给出。     

基于RSI的GPS坐标时间序列瞬态地壳形变信号探测

提出了利用RSI的瞬态地壳形变信号探测方法,并将其应用于北美洲卡斯卡迪亚古陆俯冲带区域的部分GPS连续跟踪站的时间序列的瞬态形变探测中。研究结果表明：RSI方法能有效探测各序列中的瞬态形变,且能获得瞬态形变发生的开始时间、结束时间、持续时间和滑移量;与未使用偏移改正的序列相比,使用瞬态偏移改正得到的残差时间序列方差显著减小。     

弱GPS信号捕获算法的仿真实验研究

针对低信噪比环境下导航的需要,文章对低信噪比环境下弱GPS信号捕获算法进行了分析,重点对相关累加、非相关累加以及多重数据位循环相关累加捕获算法的信号处理流程和算法捕获性能进行讨论。通过特定的硬件装置获得真实的GPS信号,利用Matlab对上述3种常用的弱GPS信号捕获算法进行计算机仿真研究。根据理论分析和仿真结果可以看出,多重数据位循环相关捕获算法更适合检测低信噪比环境下的GPS信号。     

基于北斗三频宽巷组合的RTK单历元定位方法

为发挥北斗三频超宽巷或宽巷模糊度易于固定的优势,提出一种利用宽巷观测值的北斗单历元定位方法。首先使用载波伪距组合求解最容易固定的(0,-1,1)组合模糊度,其次基于模糊度已固定的(0,-1,1)组合观测值通过CIR方法单历元求解第二个宽巷模糊度(1,-1,0)组合模糊度。(1,-1,0)组合观测值噪声和电离层延迟综合影响最优,因此基于(1,-1,0)组合观测值进行单历元坐标解算。实验结果表明,文中提出的单历元定位方法,能够依据单历元数据最终成功解算出地面点坐标,统计精度为平面2.2cm,高程5.4cm,在满足部分领域应用要求的情况下提高效率和抗干扰能力。     

复杂环境下地基SAR粗差探测及应用

雷达视线受施工机械等的间断遮挡导致部分影像产生相位奇异值,从而造成解缠错误及误差传递,简单的相关影像处理难以识别受遮挡影像。本文提出了改进的基于小波变换的信号奇异性检测方法,通过对地基SAR PS点时序相位特征进行分析,将遮挡影像识别转化为粗差探测问题;由PS点相位序列与影像位置关系,根据测区PS点相位序列的奇异点集合得到受遮挡影像集;最后将受遮挡影像剔除后得到的地基SAR监测结果与精密全站仪、水准与游标卡尺数据进行对比分析。结果表明：本文提出的方法用于受遮挡影像的识别是可行的,解决了地基SAR在实际工程应用中可能存在的影像遮挡带来的测量数据含有粗差的问题,提高了监测区域伪影像检测的效率与准确性。     

基于均值漂移模型的粗差定值定位

针对粗差定值定位问题,该文从观测值与其估值的解析关系出发,提出了一种基于均值漂移模型的粗差定值定位研究思路和方法。首先利用二次投影公式和帽子矩阵的性质,推导出了参数分量和粗差估计值的另一种估计表达式,讨论了相应估计量的统计性质。然后,根据不同情况,构造了粗差检验统计量,并给出了相应的粗差检验步骤。最后,用一组包含不同粗差的模拟算例验证了该文方法的有效性。从理论上丰富了粗差探测的方法,扩大了均值漂移模型的应用范围。