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利用小波包系数信息熵去除GNSS站坐标时间序列有色噪声

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武汉大学学报（信息科学版） 2021年第9期46卷 1309-1317页

作者：马俊曹成度姜卫平周吕中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541006

针对全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)基准站坐标时间序列中有色噪声影响测站运动参数估计精度的问题,提出了一种以小波包变换为基础、利用信息熵理论剔除有色噪声的方法。首先,以有色噪声中的闪烁噪声为例,... 详细信息

针对全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)基准站坐标时间序列中有色噪声影响测站运动参数估计精度的问题,提出了一种以小波包变换为基础、利用信息熵理论剔除有色噪声的方法。首先,以有色噪声中的闪烁噪声为例,对包含闪烁噪声的仿真时间序列进行噪声估计,检验闪烁噪声的估计精度。然后,对仿真时间序列的残差序列分别进行离散小波变换和小波包变换,利用信息熵理论剔除闪烁噪声,并比较两种方法的去噪效果。最后,采用KMIN站的坐标时间序列作为实测数据,进一步验证小波包系数信息熵的去噪效果。实验结果表明,利用小波包系数信息熵剔除的有色噪声与原有色噪声在频域以及时域均具有较好的一致性,所提方法能够有效地剔除残差序列中的有色噪声,仅余白噪声。

关键词： GNSS 坐标时间序列小波变换信息熵噪声

顾及共模误差的西南极GPS坐标时间序列噪声分析

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大地测量与地球动力学 2022年第2期42卷 132-138页

作者：王朝阳邢喆张峰杨晓彤王力彦国家海洋信息中心天津市300171

使用Bernese 5.2软件双差定位程序处理西南极区域24个GPS基准站9 a的观测资料,获得各站单日解坐标时间序列。利用主分量分析法和独立分析法对其进行空间滤波,对比分析2种方法的滤波效果,然后采用极大似然估计法分析滤波前后各站时间序... 详细信息

使用Bernese 5.2软件双差定位程序处理西南极区域24个GPS基准站9 a的观测资料,获得各站单日解坐标时间序列。利用主分量分析法和独立分析法对其进行空间滤波,对比分析2种方法的滤波效果,然后采用极大似然估计法分析滤波前后各站时间序列的噪声特征,建立最优噪声模型,并分析共模误差对测站速度的影响。结果表明,2种方法均能有效提取西南极区域共模误差,主分量分析法的滤波效果略优于独立分析法;西南极区域GPS站的噪声模型具有多样性,各分量的噪声特征存在差异,主要以WN+FN、WN+ARMA(1)为主;去除共模误差后,部分测站最优噪声模型发生改变,最优噪声区域的分布特征不明显;空间滤波对测站速度场的影响小于0.1 mm/a,但可降低白噪声和有色噪声的量级,从而大幅度减小速度不确定度。

关键词：共模误差 GPS 坐标时间序列噪声模型西南极

海潮负荷地心运动对GPS坐标时间序列周期信号的影响分析

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大地测量与地球动力学 2022年第8期42卷 790-795页

作者：郭仕伟施闯魏娜张涛北京航空航天大学电子信息工程学院北京市100191 武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉市430079

分别采用地球系统质心(center of mass of the whole earth system,CM)和固体地球质心(center of mass of the solid earth,CE)框架的海潮负荷(ocean tide loading,OTL)改正计算132个全球站的静态精密单点定位PPP坐标,分析海潮负荷引起的地心运动对GPS坐标时间序列的影响。结果表明:1)海潮负荷地心运动在水平和垂直方向上引起的坐标差异分别为0.7 mm和1.3 mm,海潮负荷地心运动对坐标时间序列的影响具有显著的区域分布特征;2)在CM-OTL和CE-OTL中,海潮负荷效应引起的周期信号明显减小,海潮负荷改正所属框架与GPS轨道所属框架的不一致将引入GPS交点年信号、14 d、9 d信号;3)利用IGS精密轨道进行PPP计算时,应采用CE框架进行海潮负荷改正。

关键词：海潮负荷地心运动 GPS交点年信号 14 d信号坐标时间序列

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EMD与VMD组合站坐标时间序列降噪方法

海洋测绘 2023年第1期43卷 44-48页

作者：沈友东贺小星张云涛九江职业技术学院建筑工程学院江西九江332007 江西省水利科学研究院江西省水工安全工程技术研究中心江西南昌330029 江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 河北省水利工程局集团有限公司河北石家庄050011

针对全球卫星导航系统(GNSS)站坐标时间序列成分复杂难分离,而传统经验模态分解(EMD)方法存在模态混叠问题,提出一种EMD与变分模态分解(VMD)组合降噪方法,可更好地提取有用信号。该方法以EMD方法确定VMD方法的分解层数,首先采用EMD降噪... 详细信息

针对全球卫星导航系统(GNSS)站坐标时间序列成分复杂难分离,而传统经验模态分解(EMD)方法存在模态混叠问题,提出一种EMD与变分模态分解(VMD)组合降噪方法,可更好地提取有用信号。该方法以EMD方法确定VMD方法的分解层数,首先采用EMD降噪方法分离高频噪声与低频信号,接着采用VMD降噪方法从高频噪声中再次提取信号分量,两次降噪的信号分量之和为降噪后站坐标时间序列。以模拟数据和20个实测站坐标时间序列进行实验分析,多种传统评价指标进行定量评估,结果表明:EMD与VMD的组合降噪方法其降噪效果在一定程度上优于传统EMD降噪方法。

关键词：全球卫星导航系统坐标时间序列经验模态分解变分模态分解降噪分析

基于多通道奇异谱分析的GNSS坐标时间序列共模误差的提取

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地球物理学报 2018年第11期61卷 4383-4395页

作者：周茂盛郭金运沈毅孔巧丽袁佳佳山东科技大学测绘科学与工程学院青岛266590

共模误差是区域连续GNSS网中存在的一种与时空相关的主要误差源.为了有效的剔除共模误差,提高坐标时间序列的精度,本文提出了利用多通道奇异谱分析(Multi-channel Singular Spectrum Analysis,MSSA)提取共模误差的新思路,并利用实验区... 详细信息

共模误差是区域连续GNSS网中存在的一种与时空相关的主要误差源.为了有效的剔除共模误差,提高坐标时间序列的精度,本文提出了利用多通道奇异谱分析(Multi-channel Singular Spectrum Analysis,MSSA)提取共模误差的新思路,并利用实验区域18个测站9年(2002年到2010年)的GPS坐标时间序列进行实验,分析了共模误差对时间序列的影响和测站噪声特性的影响,并对共模误差序列进行周期探测,结果显示:通过MSSA能够有效的剔除共模误差,提高坐标时间序列的精度.

关键词： GNSS 坐标时间序列多通道奇异谱分析共模误差噪声

联合LMD与EMD的GNSS站坐标时间序列去噪方法

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测绘通报 2022年第2期 78-82页

作者：熊常亮贺小星马下平付杰中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北武汉430077 中国科学院大学北京100049 江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 西安科技大学测绘科学与技术学院陕西西安710054 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

针对GNSS站坐标时间序列信噪不易分离的问题,在传统EMD去噪方法的基础上,本文提出了一种联合LMD与EMD的坐标时间序列去噪方法。该方法首先采用LMD分解原始坐标时间序列,基于连续均方误差(CMSE)原则分离高频噪声与低频信号,保持低频分量... 详细信息

针对GNSS站坐标时间序列信噪不易分离的问题,在传统EMD去噪方法的基础上,本文提出了一种联合LMD与EMD的坐标时间序列去噪方法。该方法首先采用LMD分解原始坐标时间序列,基于连续均方误差(CMSE)原则分离高频噪声与低频信号,保持低频分量不变;然后对高频分量进行EMD去噪;最后以2次分解所得低频信号之和作为去噪后时间序列。以仿真数据与8个GNSS基准站实测数据进行试验,通过多种评价指标进行精度评估。结果表明,与传统EMD方法相比,联合LMD与EMD的方法能够更加精确地去除坐标时间序列中的噪声。

关键词：全球卫星导航系统坐标时间序列局部均值分解经验模态分解去噪分析

改进的启发式分割算法在GNSS坐标时间序列阶跃探测中的应用

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武汉大学学报（信息科学版） 2019年第5期44卷 648-654页

作者：姚宜斌冉启顺张豹武汉大学测绘学院湖北武汉430079

在启发式分割算法的基础上,引入z检验和标准正态均一性检验(standard normal homogeneity test,SNHT),提出了一种新的阶跃探测法,并将其应用于20个陆态网(Crustal Movement Observation Network of China, CMONOC)和10个国际全球卫星导航系统服务(International Global Navigation Satellite System Service, IGS)参考站近5 a的坐标时间序列。结果显示,对于IGS站东(east, E)、北(north, N)、垂直(up,U)3个方向分量已知阶跃的平均准确探测率分别为68.5%、71.3%、64.8%,且利用阶跃点前后25 d初始拟合残差的平均值之差得到修复后的坐标时间序列保持了良好的连续性。基于剔除粗差后的坐标时间序列,利用坐标时间序列分析软件(coordinate time series analysis software, CATS)估计出的速度显示:对于由已知阶跃与改进算法探测出的阶跃历元的组合方式,所有测站E、N、U方向的估计速度与CMONOC官网发布的速度的平均偏差分别为2.86 mm/a、1.14 mm/a、2.31 mm/a,明显小于由已知阶跃和肉眼判断明显阶跃历元的组合方式获得的平均速度偏差。上述结果表明,改进的启发式分割算法可应用于坐标时间序列的阶跃探测。

关键词：改进启发式分割算法 GNSS 坐标时间序列阶跃探测

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一种CEEMDAN的坐标时间序列降噪方法

导航定位学报 2023年第1期11卷 129-133页

作者：孙喜文贺小星黄佳慧王杰童一峰陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714099 江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 集美大学港口与海岸工程学院福建厦门361000

针对全球卫星导航系统(GNSS)站坐标时间序列信号成分复杂、噪声难以分离的问题,提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解方法(CEEMDAN)的降噪方法:通过CEEMDAN分解将信号分解为多个不同频率的信号;再以相关系数作为评判标准进行噪声与... 详细信息

针对全球卫星导航系统(GNSS)站坐标时间序列信号成分复杂、噪声难以分离的问题,提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解方法(CEEMDAN)的降噪方法:通过CEEMDAN分解将信号分解为多个不同频率的信号;再以相关系数作为评判标准进行噪声与信号的分离。实验结果表明:与经典经验模态分解方法(EMD)降噪方法相比,CEEMDAN的降噪方法能够获得更精确的坐标时间序列,且不受噪声大小的影响,稳定性更高。

关键词：全球导航卫星系统(GNSS) 坐标时间序列自适应噪声完备经验模态分解经验模态分解方法降噪分析

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GNSS坐标时间序列分析与时空滤波研究

GNSS坐标时间序列分析与时空滤波研究

作者：邵振华河南理工大学

学位级别：硕士

近二十年来,随着空间大地测量技术的发展,GNSS地壳运动观测网络逐渐建立起来,可以获得连续的测站坐标时间序列数据。同时,早在20世纪90年代,日本国土地理院就开始建立连续的观测网络GEONET。截至2013年,日本全国已建成1273个观测站,平... 详细信息

近二十年来,随着空间大地测量技术的发展,GNSS地壳运动观测网络逐渐建立起来,可以获得连续的测站坐标时间序列数据。同时,早在20世纪90年代,日本国土地理院就开始建立连续的观测网络GEONET。截至2013年,日本全国已建成1273个观测站,平均间距约20公里。而且各站数据容易获取,是研究的理想区域,吸引了众多学者对该区域进行研究。本文以GEONET网络作为研究对象,获取了日本地区GNSS基准站2005年至2010年连续6年的数据,对坐标时间序列进行研究分析。具体研究内容为:(1)对时间序列分析原理和方法进行了探讨,将主成分分析应用在共模误差的提取中,总结出了主成分分析的流程。首先,对坐标时间序列进行预处理操作,包括粗差剔除、各种间断和阶跃的改正方法、缺失数据进行插值处理以及对坐标时间序列进行最小二乘拟合建模,最后获得残差坐标时间序列。(2)采用了主成分分析法对站点坐标时间序列进行了处理,根据F检验以及主成分站点响应一致性,选取第一主成分作为共模误差,其中E、N、U方向第一主分量贡献率分别为35.24%、40.87%、28.54%。同时分析了共模误差的时空分布,分析可知,各个站点E、N、U方向第一主成分的空间响应在所有站表现出了一致性,平均空间响应分别为77.53%、77.68%和73.24%。然后从站点坐标时间序列中剔除共模误差,重新利用赫克托(Hector)软件估计坐标时间序列中各项参数在空间滤波前后的数值。结果显示:E、N、U方向的标准差平均改善了17.25%、19.40%、5.40%;同时可以看出:所有测站周年振幅以及半周年振幅的不确定度均有所下降,E、N、U方向周年项振幅不确定度分别平均降低了27.48%、24.92%、10.13%。E、N、U方向半周年项振幅不确定度分别平均降低了26.88%、25.65%、9.53%。说明周期项的误差能在剔除共模误差后大大减少,精度得到提高,使原本淹没在误差里的信号更加明显。(3)分析了剔除共模误差前后对最优噪声模型的组合以及速度不确定度的影响。可以看出剔除共模误差前E、N、U方向最优噪声模型均为WN+FN和WN+PLN;剔除共模误差后E方向上WN+FN由66.67%降至35.56%,WN+RWN+FOGM由8.89%增加至22.22%;N方向上WN+FN由60%降至42.22%,WN+RWN+FOGM由6.67%增加至22.22%;U方向WN+FN由40%增加至57.78%,WN+PLN由44.44%降至26.67%;E方向最优噪声模型类型变为WN+FN和WN+RWN+FOGM;同时可以得到E、N、U方向速度变化大部分在0.05mm/a;E、N、U方向速度不确定度分别平均下降了28.11%、26.14%、10.83%;(图16幅,表10个,参考文献60篇)

关键词： GNSS PCA CME 坐标时间序列噪声模型