[發明專利]一種區域CORS坐標時間序列噪聲模型的建立方法

在審

• 申請號: 201410614749.5
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104392414A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 曹奇;張迎燕;劉志強;岳東杰;王可偉;王性猛;王海;李成仁
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06F17/50;G06T7/00;G01S19/03
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳樹山

技術領域

本發明屬于連續運行衛星定位服務系統技術領域，特別是涉及一種區域CORS坐標時間序列噪聲模型的建立方法。

背景技術

研究和分析連續運行衛星定位服務的區域連續運行參考站系統CORS(Continuously?Operating?Reference?Stations)坐標時間序列的特征，可以了解GNSS(Global?Navigation?Satellite?System)基準站點的穩定性以及基準站位置的變化規律，對于GNSS觀測數據的應用、區域地表形變監測和連續觀測網絡的合理利用具有重要意義。GNSS坐標時間序列特征具有以下三點：趨勢特征、周期特征、噪聲特征。GNSS坐標時間序列不止包含白噪聲，還包含時空關聯的有色噪聲，但對于不同的基準站坐標時間序列所含有的有色噪聲模型有不同結論。

對區域CORS坐標時間序列分析發現，基準站原始坐標時間序列存在明顯的空間相關性，這種區域公共誤差(Common?Mode?Errors，CME)可能會掩蓋相對較小的網內形變特征，同時也會影響基準站速度及精度的計算。對于CORS網坐標時間序列空間濾波，目前通用方法有區域堆棧濾波法、主成分分析濾波法來提高坐標序列信噪比

傳統的空間濾波方法只對CORS坐標時間序列進行時域上分析，缺少頻域上的估計分析；對濾波后序列譜估計選擇可變白噪聲(VW)還是純白噪聲(WH)模型缺少判斷，并且對最優噪聲模型的建立沒有確定的方法。因此，CORS坐標時間序列傳統噪聲模型的建立具有局限性。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術存在的不足而提供一種區域CORS坐標時間序列噪聲模型的建立方法，本發明通過采用時域性的頻域特征分析，對區域CORS時間序列進行空間濾波，為區域CORS時間序列不同噪聲模型選擇最大似然值進行判斷，從而確定N(北)、E(東)、U(高程)方向最優噪聲模型，并顧及最優噪聲模型估計出區域CORS站速度場。

根據本發明提出的一種區域CORS坐標時間序列噪聲模型的建立方法，其特征在于包括如下基本步驟：

步驟1，獲取區域CORS站的觀測數據：包括觀測單天數據O文件并將其轉為RINEX格式、導航N文件以及從IGS網站下載對應于觀測時段的SP3精密星歷文件；

步驟2，采用GNSS數據預處理軟件TEQC：包括由GNSS數據預處理軟件TEQC對CORS站觀測數據進行數據編輯和質量檢核，刪減不合格測段；

步驟3，采用GAMIT/GLOBK基線解算平差：包括制定合理的基線解算策略，引入區域CORS網周邊IGS站點的同步觀測數據，用GAMIT軟件解算基線；將GAMIT基線解算的松弛解h文件用GLOBK進行平差，調用globk、glorg模塊解算，從org約束平差文件中獲取區域CORS各站坐標時間序列；

步驟4，建立高精度坐標時間序列：包括利用三個坐標值之差通過“拉宜達法則”來剔除序列中野值，采用“最鄰近準則”算法進行插值；

步驟5，基于奇異譜分析的空間濾波：包括采用奇異譜分析來對區域CORS坐標時間序列進行空間濾波，對區域CORS站坐標時間序列的趨勢項進行提取，同時對具有周期變化特點的面積較小的區域CORS網，保留其周期項進項噪聲分析建模，得到剔除共性誤差后的區域CORS站坐標時間序列誤差棒；

步驟6，基于MLE估計的噪聲模型選擇：包括基于MLE最大似然估計對空間濾波后的區域CORS坐標時間序列進行噪聲分析；利用極大似然估計準則定量測試噪聲組合模型；依據極大似然估計函數的擬合自由度給出蒙提卡羅準則下的選擇標準：當兩種模型的擬合自由度相同時，MLE差值>0的噪聲模型更優；當兩種模型的擬合自由度相差1時，MLE差值>2.9作為模型顯著區分的閾值；當兩種模型的擬合自由度相差2時，MLE差值>4.7作為模型顯著區分的閾值；

步驟7，顧及有色噪聲模型區域CORS速度場估計：包括建立區域CORS速度場估計的基于N、U、E三分量的最優噪聲模型的方法。

本發明與現有技術相比其顯著優點在于：

一是本發明采用奇異譜分析(SSA)的空間濾波方法，可以從包含噪聲的數據序列中盡可能多地提取可靠信息，把最可預報的分量聚集到若干個時間序列中，并提取具有顯著振蕩行為的信號分量，以此選擇若干個有意義的分量進行序列重建，降低噪聲影響。