[发明专利]一种顾及周期信号的GNSS测站速度稳健估测方法

说明书

本发明提供一种顾及周期信号的GNSS测站速度稳健估测方法及系统，包括获取单个测站同一分量若干个多源GNSS时间序列，获取各单一来源GNSS时间序列的周期信号，筛选信号周期，计算各单一来源序列速度样本，计算绝对中位差，并估计标准差；精化速度样本，计算各单一来源序列精化后速度样本的中位数及其速度样本方差，计算各单一来源序列速度中位数的权值；计算单测站单分量最终速度估值及不确定性，所得结果用于测站周边地理环境监测。本发明充分利用不同卫星导航系统获得的多源GNSS坐标时间序列估测测站速度，削弱了GNSS坐标时间序列中复杂的周期信号对速度估值的影响，减轻了GNSS坐标时间序列中瞬态异常信号对速度估值的影响。

技术领域

本发明属于GNSS数据精密处理技术领域，具体涉及一种顾及周期信号的稳健估测方法，利用来自多个产品机构的GNSS单测站坐标时间序列，获取测站的速度及其不确定性。

背景技术

GNSS测站坐标时间序列的长期趋势(速度)反映了构造运动、断层应力累积、冰川均衡调整等现象，为地球物理学研究提供了基础资料。然而，GNSS坐标时间序列中复杂的周期信号会对测站速度及其不确定性的可靠获取造成严重影响。其中，地表质量负载、热膨胀效应的地球物理现象导致的周期性变化(Blewitt和Lavallée，2002；Penna，2003；Yan等，2009；Bos等，2010；Williams和Penna，2011；Fang等2018)，以及GNSS解算策略不完善、卫星星座等非地球物理因素导致的虚假信号(Ray等,2008；Amiri-Simkooei等,2013)都会导致速度估值的偏差。此外，地震、设备更换和观测条件不佳等因素导致的瞬态异常信号还会进一步降低测站速度的准确性。

随着GNSS技术的不断发展，我国北斗卫星导航系统(BDS)、美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)等都为获取高精度、高时间分辨率的GNSS测站坐标时间序列提供了必要的观测数据。而国际GNSS服务(IGS)、国际GNSS监测评估系统(iGMAS)在内的多个机构利用不同卫星导航系统的数据，分别发布了单GNSS测站的坐标时间序列，为使用不同来源的GNSS坐标时间序列(下称多源GNSS坐标时间序列)准确估计测站速度及其不确定性提供了可能。但已有的参数估计方法(最小二乘估计、极大似然估计)难以在估计过程中综合利用多源GNSS坐标时间序列，获取单一测站的速度及其不确定性。

针对上述问题，本专利针对GNSS坐标时间序列复杂的周期信号，面向多源GNSS坐标时间序列，提出了一种顾及周期信号的GNSS测站速度稳健估测方法。该方法以GNSS时间序列信号周期作为先验信息设置自适应数据窗口，减小周期信号对速度估值的影响；利用多源GNSS时间序列获得的速度样本进行稳健估测，增强速度估值的可靠性；并结合速度样本方差(VR)和贝塞尔公式，有效评估速度不确定性。

发明内容

本发明提供了一种利用多源GNSS坐标时间序列，针对GNSS时间序列复杂周期信号，稳健估测GNSS单个测站速度及其不确定性的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种顾及周期信号的GNSS测站速度稳健估测方法，包括以下步骤，

步骤1，获取单个测站同一分量m个多源GNSS时间序列，m表示多源GNSS时间序列的来源个数；

步骤2，获取各单一来源GNSS时间序列的周期信号，得到的信号周期集合记作其中，n₁,…,n_m为各GNSS时间序列中的周期信号个数；p表示信号周期，其上标表示获得该信号周期的GNSS时间序列编号，下标为周期编号；

步骤3，筛选信号周期，使所有周期均满足以下条件，得到速度样本窗口列表1,…,速度样本窗口列表m，