GNSS坐标时间序列噪声模型建立影响因素研究

作     者：许家琪 

作者单位：东华理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡水平;鲁铁定

授予年度：2019年

学科分类：081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：GNSS坐标时间序列 最优噪声模型 环境负载 共模误差 间歇性震颤与滑移 

摘      要：现有研究表明,GNSS坐标时间序列呈现显著的非线性变化,非线性变化主要反映了测站受到非潮汐海洋负载、水文负载、大气负载等地球物理的作用。研究GNSS坐标时间序列的噪声模型,特别是非线性运动对噪声模型的影响,可以获得准确可靠的GNSS基准站速度,为板块运动、地球参考框架的更新和维护及监测大地构造形变过程等研究和应用提供基础数据,具有重要意义。本文主要以全球239个GNSS测站2006～2013年共8年数据为研究对象,研究非线性变化对GNSS坐标时间序列噪声模型的影响。本文的主要研究内容如下:(1)研究环境负载对噪声模型的影响。采用更为广泛的噪声模型(白噪声+随机游走噪声、白噪声+闪烁噪声、白噪声+闪烁噪声+随机游走噪声、白噪声+幂律噪声),对经过环境负载改正前后的坐标时间序列进行最优噪声模型分析。结果表明,超过99%的GNSS测站最优噪声模型都发生了改变,噪声特性变化主要表现为由改正前的白噪声+闪烁噪声变为改正后的白噪声+幂律噪声;负载改正后,估计出的站速度不确定度和周年项振幅值都表现为增大。(2)对经负载纠正后的坐标残差序列,研究共模误差对噪声模型建立的影响。采用主成分分析方法,对环境负载改正后的GNSS坐标时间序列进行空间滤波,得到去除共模误差后的坐标时间序列,对去除共模误差前后的坐标时间序列进行噪声分析。结果表明,共模误差会对噪声模型造成有偏估计,且它的影响在水平方向上大于垂直方向;如不对坐标时间序列去除共模误差,将会造成对GNSS测站速度值的过高估计。(3)基于经指数对数建模的GNSS坐标时间序列ETS修正模型,研究了ETS对噪声模型构建及其对站速度估计的影响。首先,通过使用指数对数模型对间歇性震颤与滑移过程进行建模,得到了ETS纠正前后的GNSS坐标时间序列,对修正前后的坐标时间序列进行估计分析,结果表明ETS会引起GNSS坐标时间序列噪声模型的变化且可造成噪声模型的有偏估计;其次,探讨了不同ETS参数对噪声模型建立及速度估计的影响,结果表明不同ETS参数对噪声模型及站速度估计结果的影响较小。