联合交叉验证和CEEMD-WT的GNSS时间序列降噪方法

作     者：曲轩宇 李新瑞 郑蕾 许豪 舒宝 王利 

作者机构：香港理工大学土地测量与地理资讯学系 长安大学地质工程与测绘学院 西安应用光学研究所 地理信息工程国家重点实验室 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室 

出 版 物：《武汉大学学报(信息科学版)》 (Geomatics and Information Science of Wuhan University)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：02[经济学] 07[理学] 08[工学] 070103[理学-概率论与数理统计] 0202[经济学-应用经济学] 020208[经济学-统计学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41877289 42004024 42127802) 国家重点研发计划项目(2021YFC3000503 2021YFC3000501) 

主　　题：完备集合经验模态分解 小波变换 交叉验证 滤波降噪 GNSS坐标时间序列 

摘      要：为降低GNSS坐标时间序列的噪声水平，提出了一种联合交叉验证 (Cross-Validation，CV) 和完备集合经验模态分解 (Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition，CEEMD) 及小波变换的滤波降噪方法，并利用4组模拟数据和117个GNSS测站的北 (N)、东 (E)、天 (U) 坐标时间序列对所提方法进行验证。首先，利用CEEMD方法将原始时间序列分解为各本征模态分量 (Intrinsic Mode Function，IMF)；然后，基于CV方法确定IMF中的纯噪声分量并去除；最后，利用小波变换方法去除剩余IMF中的噪声，得到最终降噪结果。模拟数据和真实数据实验结果表明，该方法可有效削弱原始时间序列中的噪声水平，与原始时间序列的残差相比，该方法在N、E、U方向上的噪声水平分别降低了43%、43%、46%。与小波变换、基于CV的CEEMD和基于相关系数的CEEMD方法相比，该方法可在一定程度上避免产生降噪效果不理想或丢失有用信号的现象。