[發明專利]GNSS測站坐標時間序列周期性探測方法及系統

有效

• 申請號: 201910579540.2
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110398753B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 周曉慧;姜衛平;楊藝林;范文藍
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/08
• 分類號: G01S19/08;G01S19/20;G01S19/24
• 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: 嚴彥

1.一種GNSS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征在于：采用周期圖法初步獲取備選周期信號的主頻信息，包括以下步驟，

步驟1，獲取GPS測站坐標時間序列觀測值；

步驟2，剔除GPS測站坐標時間序列觀測值粗差并修正天線相位中心偏差，得到修正后的GPS測站坐標時間序列；

步驟3，采用周期圖法對步驟2中獲取的GPS測站坐標時間序列進行初步頻譜分析，獲取對應測站若干個主要周期頻率，按照主頻的振幅大小進行排序，所得結果用于作為先驗信息，與最小二乘諧波估計方法相結合，同時對高頻與低頻信號進行建模，得到完整的GNSS坐標時間序列函數模型；

步驟4，采用諧函數描述GPS測站坐標時間序列，獲得GPS測站坐標時間序列的諧函數模型，并構建諧函數模型矩陣：

步驟5，采用步驟3中主頻作為先驗約束，獲得多個周期性信號的備選頻率；基于最小二乘準則解算諧函數模型，獲取優選的頻率并采用假設檢驗方法驗證備選頻率，構建包含多個優選頻率的諧函數模型；實現過程如下，

5.1)確定周期性信號的備選頻率：

基于假設計算各備擇假設H_a下模型設計矩陣的條件數：

cond([M|A_j])＝||[M|A_j]||·||[M|A_j]^-1||

其中，H₀為零假設，H_a為備選假設；j-1為零假設下模型中已有的諧函數數量；A_l、x_l表示第l個諧函數的設計矩陣與待定未知參數；cond()表示求取括號內矩陣的條件數，M＝[AA₁..._j-1]，表示零假設下模型的設計矩陣，A_jx_j表示備選頻率在備選假設模型中新增的諧函數；

若小于設定的閾值，則認為對應備選頻率的引入可能導致矩陣奇異，將該備選頻率刪去；

5.2)基于最小二乘準則，獲取優選頻率，包括基于不同的備選頻率，改變備選假設模型，并通過解算以下最大化問題以探測優選的頻率ω_j及對應的A_j：

其中，表示優選的ω_j值應使最大化；表示備選假設模型中待定未知參數x_j的估值，為其轉置矩陣，為矩陣A_j的轉置矩陣；N₀為平差因子陣，I表示單位矩陣，為備選假設下的驗后方差，Q_y是GPS測站坐標時間序列觀測值的方差協方差矩陣，為其逆矩陣；

5.3)基于假設檢驗，判斷是否新增周期信號的頻率：

基于假設采用統計量T₂進行假設檢驗，判斷是否向諧函數模型增加新頻率，即根據步驟5.1獲得的探測頻率ω_j及其對應的A_j，計算統計量T₂；T₂～F(2,m-2-2s)，s為備選假設下諧波函數的數量，該統計量服從F分布，

若計算得到的T₂值大于的F分布顯著水平，判定接受備選假設，增加頻率ω_j并返回步驟5.1；

否則，執行步驟6；

T₂的計算公式如下：

其中，為備選假設下驗后方差的估值，為備選假設下的最小二乘殘差；

步驟6，根據假設檢驗驗證后的備選頻率，基于最小二乘準則解算諧函數模型矩陣獲得正弦函數分量a_k、余弦函數分量b_k和線性速度a₀，獲得對任一GNSS測站周期性信號的探測結果。

2.根據權利要求1所述GNSS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征在于：步驟1中，通過雙差定位軟件工具、精密單點定位軟件工具或IGS分析中心獲取積累的GPS測站坐標時間序列觀測值。