[发明专利]一种精密单点定位的观测数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及GPS动态定位技术领域，具体地讲，涉及一种精密单点定位的观测数据处理方法。

背景技术

通过全球定位系统（GPS）双频接收机，精密单点定位（PPP）可以提供厘米甚至毫米定位精度。因此，PPP已被认为是用于地壳形变监测，海洋潮汐测量，大气中的水汽遥感和货柜精确定位甚至是小范围参考站等领域的有效方法。

在GPS精密单点定位的观测过程中,观测值通常会出一些不符合要求的现异常数据,研究界与工程界也采取了多种方法对周跳进行探测修复,但如果周跳幅度过小，探测与修复仍然比较困难，从而造成精度降低，难以提供厘米级定位精度。同时在观测过程中，观测值会出现粗差,虽然也可以通过一些方法进行探测、诊断与修复方法,但计算复杂度较高。本发明针对这些问题,在精密单点定位中采用小波卡尔曼滤波,从而达到有效抑制观测异常,提高定位精度与可靠性的目的。

在精密单点定位中,影响其定位结果的主要误差源可以分为三类,参见图1：

(1)接收机与测站相关的误差,包括接收机钟差、接收机天线相位心偏差、地球固体潮汐、海洋负荷潮汐、地球自转等；

(2)卫星相关的误差,包括卫星轨道误差、卫星钟误差、卫星天线相位中心偏差；

(3)信号传播相关的误差,包括对流层延迟误差、电离层延迟误差以及多路径效应。

为了提高定位精度,达到厘米级，本发明采用伪距和载波观测值；同时采用国际GPS服务(International GPS Service，IGS)提供的精密星历和精密钟差提高了的卫星轨道和卫星钟差的精度；对于对流层、电离层等误差采用模型进行削弱。固体潮与海潮也通过模型进行改正。在精密单点定位中，由于信号观测值受各种因素的影响，因而必须对观测值进行滤波，从观测信号中滤掉噪声，从而获得信号估计值。卡尔曼滤波作为当前比较先进的递推式滤波技术，广泛地用于观测值参数估计。但在应用中发现，即使在Kalman滤波增益包含噪声的自协方差矩阵,能够对噪声进行部分补偿，但如果信号中噪声含量较高，得到的信号参数估计就会出现较大的偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种精密单点定位的观测数据处理方法，提高了定位精度。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种精密单点定位的观测数据处理方法，其特征在于，

（1）获取观测数据；

（2）对观测数据进行小波变换处理，将观测数据进行低通和高通滤波，平滑分量反映观测数据的低频部分，细节分量反映观测数据的高频部分，利用阈值对所分解的小波系数进行处理，从而得到较为平稳的观测数据；

（3）对得到的观测数据进行卡尔曼滤波处理。

作为对本技术方案的进一步限定，所述步骤（2）包括如下步骤(2.1)在所有的滑动窗口内，用小波变换处理观测数据序列，表示为：A(Y_N)，其中，观测时滑动窗口的宽度为N，观测序列为Y_N={y₁,y₂,…,y_N}，用小波变换进行噪声抑制，令小波变换算子为A(●)，噪声的抑制算子为B(●)，有用信号的抑制算子为C(●)，则小波逆变换算子为A^-1(●)，假设MEAN(●)与Var(●)为一阶与二阶矩估计算子；

(2.2)实现窄带低通降噪B(A(Y_N))，即在小波域抑制小波变换的细节系数实现降噪；

(2.3)将步骤(2.2)得到的结果进行逆变换，获取域信号，记为：

X_N={x₁,x₂,…,x_N}=A^-1(B(A(Y_N)))；

(2.4)求得噪声均值估计：MEAN(Y_N)-MEAN(X_N)；

(2.5)实现抑制有用信号C(A(Y_N))，抑制小波变换的近似系数，从而保留小波细节系数；

(2.6)将步骤(2.5)的结果进行逆变换,获取时域信号V_N={v₁,v₂,…,v_N}=A^-1(C(A(Y_N)))；

(2.7)估计噪声方差Var(V_N)；