基于小波分析的高精度GPS测量质量控制研究

论文摘要

本文研究的主要内容分三个方面，首先较详细总结和讨论小波理论的基本内容。第二是有关GPS观测方程和相关误差产生的原因，分析了误差的特点和处理的基本方法。最后是基于小波分析的GPS数据处理中质量控制有关的内容和方法。具体内容和创新点如下： 总结了GPS技术的历史现状以及发展，介绍了GPS静态、动态精密测量的含义与问题，论述了小波分析理论在GPS数据处理方面的国内外研究现状、发展趋势，指出了所存在的一些问题。 详细介绍小波理论的基本内容，并给出了多孔算法的思想及伪编码。研究了几种常见的小波函数性质和特点。分析了提升小波的基本思想，证明了其算法复杂度是第一代小波的一半，第二代小波具有实现简单性与操作方便性和占用系统资源少的特点。 分析了GPS观测方程以及相关的误差源，误差产生的原因、特点和误差处理的基本方法。研究了双差观测方程的随机模型，观测量的先验方差一协方差矩阵反映了观测量的随机噪声水平及其相关特性，介绍一种静态测量中方差-协方差阵估计的MINQUE过程，在此基础上提出了一种简化MINQUE方案，分析说明了该方法在较短基线并且系统误差较小的情形中，占用系统资源少，计算效率高。通过实例验证了理论分析的正确性、方法的有效性，并研究了模糊度确认准则的特点和推导了具体计算公式。 探讨了小波函数选择在GPS信号去噪处理实践中的适用性原则和方法。以几类常见小波函数为例，通过小波函数的分析、信号去噪的小波函数适用性评价标准的讨论，给出了GPS信号去噪的小波基选择的数量化指标—滤波标量。结合GPS信号的特点初步分析了滤波标量指标的使用方法和效果，利用几个典型样本信号与噪声信号给出了详细的试验与研究，并分析了小波基函数在GPS信号去噪中的优劣，优选了几类常见小波函数。 结合GPS数据信号去噪的实践，说明了小波消噪的效果不但与基函数选取有关，还受另外两个因素较大影响，即受到采用小波分解的层数、采用哪一种消噪方法的影响。当消噪方法选用最常用的阈值收缩法时，阈值选取和重调方法对最终消噪效果有一定的影响。 在小波阈值法去噪中，研究了阈值法均方误差值的确定，提出一种阈值法去噪自适

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 GPS概论
• 1.2 GPS测量的质量控制
• 1.3 小波分析及其在 GPS数据处理中的应用
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 小波分析基本理论
• 2.1 傅里叶变换
• 2.2 小波分析
• 2.3 多分辨率分析
• 2.4 多孔算法
• 2.5 小波的基本性质
• 2.6 第二代小波基本思想
• 2.7 小波包分析
• 3 GPS定位模型和误差
• 3.1 GPS信号和观测量
• 3.2 GPS观测方程
• 3.3 观测量的线性组合
• 3.4 观测值的误差源
• 3.5 双差观测方程的随机模型
• 4 基于小波分析的误差处理方法与应用
• 4.1 小波分析用于信号去噪基本原理和方法
• 4.2 GPS数据处理中小波函数使用的选择
• 4.3 样本和噪声信号的选取及小波基选择试验
• 4.4 基于小波技术的多路径效应的提取与消除
• 4.5 基于小波理论的误差处理新方法
• 5 基于小波分析的周跳探测
• 5.1 周跳的概念
• 5.2 周跳和模糊度间的关系以及常见周跳探测方法
• 5.3 基于小波分析的周跳探测原理和常用方法
• 5.4 基于小波包的周跳检测法
• 6 总结与展望
• 6.1 论文的主要工作与创新点
• 6.2 进一步的研究工作与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间的主要科研工作和成果