[發明專利]基于小波分析的定位測量數據粗差剔除系統及方法

在審

• 申請號: 202210129769.8
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114706111A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 丁俊峰;陳軒;王昊;周健;吳德勇;戴挈軍;鞠保興;陶雙柱;張龍;高鋒;俞海燕;郎伊紫禾;趙翔飛
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司超高壓分公司
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G01S19/44;G06K9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了GNSSRTK測量數據處理技術領域的基于小波分析的定位測量數據粗差剔除系統及方法，包括：獲取GNSSRTK測量數據；通過小波基函數和分解層數對GNSSRTK測量數據進行小波變換，得到高頻信息和低頻信息；基于高頻信息確定進行小波閾值處理的高頻系數層，在確定的高頻系數層使用基于3σ準則的算法進行粗差剔除；將分解后的低頻信息和處理后的高頻信息進行小波逆變換重組，得到剔除粗差的數據；采用硬閾值法去除剔除粗差后高度方向觀測數據中的噪聲成分。本發明可以有效準確剔除GNSSRTK測量數據粗差的同時，還能夠保留測量數據的有效高頻信息。

技術領域

本發明涉及基于小波分析的定位測量數據粗差剔除系統及方法，屬于GNSSRTK測量數據處理技術領域。

背景技術

全球衛星導航系統(GlobalNavigationSatelliteSystems，GNSS)精密動態實時相對定位，簡稱GNSSRTK(RealTimeKinematic)，通過對接收機間和星間做差消除衛星軌道誤差、大氣傳播延遲誤差以及衛星和接收機鐘差等誤差源，再利用高精度的載波相位觀測量，可以實現厘米級甚至毫米級精度的定位。同時，GNSSRTK定位技術融合了GPS、GLONASS、BDS和Galileo四種衛星導航系統，大大提高了可見衛星的數量，得到更好的衛星分布，極大地提高了RTK的定位精度。

RTK定位技術的關鍵在于求解相位整周模糊度。準確快速地解算出整周模糊度必須具備兩個前提條件：首先要準確地解算出模糊度浮點解，主要是采用最小二乘估計；其次采用較好的模糊度搜索策略進行模糊度固定。LAMBDA法(LeastsquareAmbiguityDecorrelationAdjustment，最小二乘模糊度降相關平差法)是目前被認為搜索速度較快、較可靠，理論上相對嚴密的模糊度解算算法。LAMBDA法首先通過最小二乘法或Kalman濾波法得到模糊度的浮點解，然后根據浮點解建立搜索空間。LAMBDA方法對模糊度的浮點解進行降相關處理，建立整數模糊度搜索空間，然后根據一定判斷標準，在建立起來的搜索空間中搜索出整數模糊度。

在實際工程應用中，RTK會受衛星狀況限制、天空環境影響、數據鏈路傳輸干擾和限制、作業距離大、精度和穩定性等問題影響。在快速定位情況下，當觀測時間較短時，雙差方程組的病態性嚴重，模糊度浮點解的精度較差，無法正確搜索和固定整周模糊度；隨著觀測時間的增加，站星幾何結構發生了變化，方程組的病態性得到改善，才能得到較高精度的模糊度浮點解。所以，GNSSRTK的測量數據會出現異于實際數據的粗大誤差數據，需要剔除這些粗大誤差數據以滿足實際工程需要。

小波分析具有帶通濾波的功能，能對原始信號進行有效分頻，實現在不同尺度上將粗差和噪聲分開。小波分析還具有多分辨率的特點，可以很好地獲得信號的局部化特性，聚焦信號更多的細節部分，對局部信號中突變信號的檢測非常有效。因此，在數據統計規律不明確的情況下，小波分析能夠對含粗差數據序列進行粗差檢測和剔除。在進行GNSSRTK測量數據粗差剔除時，可將觀測值視為一組信號，粗差則是這組信號中的突變點，利用小波分析來剔除這些突變點。GNSSRTK測量數據屬于非平穩信號，且精度較高。所以，GNSSRTK測量數據經過小波變換后，高層的高頻信號信噪比較高，直接使用小波分析閾值去噪，會影響原始信號的有效高頻信號。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供基于小波分析的定位測量數據粗差剔除系統及方法，可以有效準確剔除GNSSRTK測量數據粗差的同時，還能夠保留測量數據的有效高頻信息。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了基于小波分析的定位測量數據粗差剔除方法，包括：

獲取GNSSRTK測量數據；

通過小波基函數和分解層數對GNSSRTK測量數據進行小波變換，得到高頻信息和低頻信息；