[發明專利]一種GPS位置時間序列噪聲模型建立方法

有效

• 申請號: 201611023218.4
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106772498B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 賀小星;花向紅;姜衛平;周曉慧;宣偉;李長春;馬飛虎
• 申請（專利權）人: 華東交通大學;武漢大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G06F17/16
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發明公開了一種GPS位置時間序列噪聲模型建立方法，對GPS測站坐標位置時間序列的噪聲模型特性進行分析，建立GPS測站坐標位置時間序列噪聲模型分析機制，考慮了GPS位置序列解算策略、時間跨度、粗差、趨勢速度項、地表環境負載效應、共模誤差等因素對噪聲模型建立的影響；本發明考慮了傳統GPS時間序列噪聲模型估計方法的局限性，顧及了噪聲模型的多樣性，考慮了多模型及其組合模型，且采用改進的AIC/BIC模型估計準則。通過對多因素進行分析，最終建立了一種穩健的GPS測站坐標位置時間序列噪聲模型估計方法，以獲得準確的噪聲模型估計結果，最終獲得準確的站速度及其不確定性參數，為進一步提高GPS坐標序列在高精度地球動力學中的應用提供可靠性數據基礎。

技術領域

本發明屬于衛星導航技術領域，涉及一種穩健的GPS位置時間序列噪聲模型建立方法。

背景技術

隨著衛星定位系統測量定位精度的提高，全球分布的連續運行GPS(GlobalPositioning System)跟蹤站積累了數十年的觀測資料，得到許多有價值的認識。

GPS觀測值噪聲最初被假定為純白噪聲，即GPS連續觀測值(坐標序列)是相互獨立的，忽略了測站之間的相關性。通過對長周期的時間序列研究分析發現，該假設會使得數據處理結果產生偏差，使得參數估計帶來偏差，表現為導致速度不確定度的過低估計，即得到過于樂觀的誤差估計結果。因此在利用GPS探索地球動力學等高精度問題時，有必要采用較為嚴格、準確的誤差模型。

閃爍噪聲加白噪聲、冪律噪聲及其組合被認為是描述GPS坐標時間序列的最佳隨機特性的噪聲模型，分析其原因可能有兩方面：第一，已有的研究進行噪聲模型估計時，采用的組合模型較少，即沒有顧及噪聲模型的多樣性。大部分的學者僅僅采用FN、WN、FN+WN、PL+WN等噪聲模型進行分析，并沒有考慮更加廣泛的噪聲模型；第二，進行噪聲估計時由于受到GPS坐標時間序列長度限制，未能采用長周期的時間序列進行分析，對GPS坐標時間序列中的長周期噪聲分量，不能準確的進行估計。第三，外部環境因素對測站時間序列的潛在影響，如不同觀測墩類型、時間序列數據缺失、不同跨度的時間序列、不同地理環境等可能導致噪聲模型的改變；第四，噪聲模型估計準則的可靠性，根據極大似然估計原理，不同的噪聲模型組合將得到不同的極大似然對數值，MLE的數值越大，其結果越可靠。然而，當噪聲模型包含的未知參數越多，其MLE值越大。因此不能簡單選擇MLE值較大的模型作為最優噪聲模型，噪聲模型估計算法有待進一步改進。因此，GPS坐標時間序列噪聲模型的無偏估計，探討噪聲模型的穩健估計方法，對高精度GPS應用，尤其是速度場應用方面具有重要意義。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明考慮到已有方法的局限性，對GPS測站坐標位置時間序列的噪聲模型特性進行分析，建立GPS測站坐標位置時間序列噪聲模型分析機制，考慮了GPS位置序列解算策略、時間跨度、粗差、趨勢速度項(Trend)、地表環境負載效應、共模誤差等因素對噪聲模型建立的影響，提供了可行的噪聲模型建立方法，以獲得穩健的噪聲模型估計結果，獲取準確的站速度及其不確定性。

本發明所采用的技術方案是：一種GPS位置時間序列噪聲模型建立方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對原始觀測文件進行解算，對不同松弛解進行加權解算，獲取GPS測站坐標位置時間序列(E、N、U三坐標分離)；

步驟2：對獲取的GPS測站坐標位置時間序列進行預處理；

步驟3：對步驟2中預處理后的GPS測站坐標位置時間序列繼續進行地表環境負載修正，以改正地表環境負載引起的GPS測站非線性變化；