本發明專利技術提供了一種GPS測站坐標時間序列周期性探測方法及系統，包括步驟：步驟1，獲取GPS測站坐標時間序列觀測值；步驟2，剔除GPS測站坐標時間序列觀測值粗差并修正天線相位中心偏差；步驟3，采用諧函數描述GPS測站坐標時間序列獲得GPS測站坐標時間序列的諧函數模型，并設計諧函數模型矩陣；步驟4，采用最小二乘法解算諧函數模型矩陣，探測GPS測站坐標時間序列周期性。本發明專利技術可能處理含有時變周期性信號的GPS測站坐標時間序列，并保證探測準確性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于GPS數據精密處理
，具體涉及一種GPS測站坐標時間序列周 期性探測方法及系統。
技術介紹
GPS測站坐標時間序列主要用于噪聲模型和速度模型的建立?，F有的GPS測站坐 標時間序列預測估計模型通常包含季節性信號，并且將周期性信號如周年信號和半周年等 作為常數參數廣泛應用（BlewittandLavall6e，2002)，一般采用周年周期及其諧波和常 數振幅的正弦曲線建模（Nicolaidis，2002)。 GPS測站坐標時間序列中存在的季節性信號是對環境變化的響應，而隱藏在季節 性信號中的環境噪聲是不穩定的。研宄成果表明，環境噪聲的表現形式具有周期性可變特 征（Davis,Wernickeetal.，2012)〇 然而，數據處理分析策略與GPS相關的技術因素、固體地球質量負荷、大氣壓負 荷、水儲量變化、巖石熱膨脹、降雨、多路徑效應等因素的綜合影響，導致GPS測站坐標時間 序列中的季節性信號呈現周期性可變特征（Davis,Wernickeetal.，2012)。田云鋒（2011) 對青藏高原和喜馬拉雅地區的GPS垂向分量分析發現存在明顯的相位變化，推斷是受到地 表水體因子控制；而在CMONOC及周邊IGS臺站的位置時間序列中均發現了周期約為351/ n(n= 1，…，6)天的"異常"周期項，并認為地表質量負荷并非該異常周期項的來源。 目前GPS測站坐標時間序列周期性探測方法存在不足：將周期性時變信號當作時 不變信號進行描述，對速率估值及其不確定性都會產生明顯影響。
技術實現思路
針對現有技術存在的問題，本專利技術提供了一種利用諧函數和最小二乘準則、顧及 周期性可變信號的GPS測站坐標時間序列周期性探測方法及系統。 本專利技術采用諧函數對GPS測站坐標時間序列建模，通過最小二乘準則估計GPS測 站周期性可變信號，從而實現GPS測站坐標時間序列周期性探測。 為解決上述技術問題，本專利技術采用如下的技術方案： 一、GPS測站坐標時間序列周期性探測方法，包括步驟： 步驟1，獲取GPS測站坐標時間序列觀測值； 步驟2,剔除GPS測站坐標時間序列觀測值粗差并修正天線相位中心偏差； 步驟3,采用諧函數描述GPS測站坐標時間序列獲得GPS測站坐標時間序列的諧【主權項】1. GPS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征是，包括步驟： 步驟1，獲取GPS測站坐標時間序列觀測值； 步驟2,剔除GPS測站坐標時間序列觀測值粗差并修正天線相位中心偏差； 步驟3,采用諧函數描述GPS測站坐標時間序列獲得GPS測站坐標時間序列的諧函數 模型，并設計諧函數模型矩陣其中，y表示GPS測站坐標時間序列觀測 值；h為觀測歷元，i = 1，2, · · ·，m，m為觀測歷元 數量，表示可變周期性信號的頻率· ak、bk分別為正弦函數分量、余弦函數分 量y (〇)為GPS測站參考歷元坐標，a。為GPS測站的線性速度；k表示諧函數 編號，q為諧函數數量； 步驟4,采用最小二乘法解算諧函數模型矩陣，獲得可變周期性信號的頻率估計值，并 采用假設檢驗方法驗證頻率估計值； 步驟5,基于假設檢驗驗證后的頻率估計值，采用最小二乘方法解算諧函數模型矩陣獲 得正弦函數分量ak、余弦函數分量bk和線性速度a P2. 如權利要求1所述的GPS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征是： 步驟1中通過雙差定位軟件工具、精密單點定位軟件工具或IGS分析中心獲取GPS測 站坐標時間序列觀測值。3. 如權利要求1所述的GPS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征是： 所述的GPS測站坐標時間序列的諧函數模型為：其中，y(ti)為觀測歷元h對應的GPS測站坐標觀測值，y(0)為GPS測站參考歷元坐 標；％為GPS測站的線性速度，t i為觀測歷元；a k、bk分別為正弦函數分量、余弦函數分量， ?,表示可變周期性信號的頻率；k表示諧波函數編號，q為諧波函數數量。4. 如權利要求1所述的GPS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征是： 步驟4進一步包括子步驟： 4. 1解算以下最大化問題以探測頻率'及其對應的Aj:其中，I為單位矩陣，IMb是L2范數運算符，Q，GPS測站坐標時間序列觀測值的方 差協方差矩陣；1 = 1，2,. . . j-Ι ; 4. 2采用假設Ij斷是否向諧函數模型增加新頻率，即根據步驟 4. 1獲得的探測頻率 '及其對應的判定是否接受零假設，若接受，則增加新頻率，然后 執行步驟4. 1 ;否則，執行步驟4. 3 ;HQ為零假設，H a為備選假設； 4. 3采用Qy= 〇2I和統計量-評估假設檢驗，其中， 4 =盡4, 4為零假設下的最小二乘殘差；么2為備選假設下的驗后方差，為備選假設下 的最小二乘殘差，統計量T2~ F (2, m-n-2s)，s為假設檢驗過程中確定的備選諧函數數量。5. 如權利要求1所述的GPS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征是： 步驟5具體為： 采用最小二乘法，通過解算以下矩陣獲得正弦函數分量ak和余弦函數分量bk: y = Bx+v X = (ByQilB) 'BrQ^y ^=(B7QilB) 1 其中，矩陣B = ，k = 1，. . .，j ;i為χ的最小二乘估值；〇7是GPS測站坐標時間 序列觀測值的方差協方差矩陣；y是GPS測站坐標時間序列觀測值，V是隨機誤差矢量，采用 最小二乘法解算獲得。 6. GPS測站坐標時間序列周期性探測系統，其特征是，包括： 觀測值獲得模塊，用來獲取GPS測站坐標時間序列觀測值； 修正模塊，用來剔除GPS測站坐標時間序列觀測值粗差并修正天線相位中心偏差； 諧函數模型構建模塊，用來采用諧函數描述GPS測站坐標時間序列獲得GPS測站坐標 時間序列的諧函數模型，并設計諧函數模型矩陣其中，y表示GPS測站坐 標時間序列觀測值&為觀測歷元，i = 1，2, · · ·，m， m為觀測歷元數量，《,表示可變周期性信號的頻率；· ak、bk分別為正弦函數分量、 余弦函數分量；KO)為GPS測站參考歷元坐標，a(l為GPS測站的線性速度；k 表示諧函數編號，q為諧函數數量； 頻率估計模塊，用來采用最小二乘法解算諧函數模型矩陣，獲得可變周期性信號的頻 率估計值，并采用假設檢驗方法驗證頻率估計值； 周期性探測模塊，用來基于假設檢驗驗證后的頻率估計值，采用最小二乘方法解算諧 函數模型矩陣獲得正弦函數分量ak、余弦函數分量bk和線性速度a P【專利摘要】本專利技術提供了一種GPS測站坐標時間序列周期性探測方法及系統，包括步驟：步驟1，獲取GPS測站坐標時間序列觀測值；步驟2，剔除GPS測站坐標時間序列觀測值粗差并修正天線相位中心偏差；步驟3，采用諧函數描述GPS測站坐標時間序列獲得GPS測站坐標時間序列的諧函數模型，并設計諧函數模型矩陣；步驟4，采用最小二乘法解算諧函數模型矩陣，探測GPS測站坐標時間序列周期性。本專利技術可能處理含有時變周期性信號的GPS測站坐標時間序列，并保證探測準確性?！綢PC分類】G01S19-37【公開號】CN104765055【申請號】CN201510173563【專利技術人】周曉慧, 姜衛平, 馬一方 【本文檔來自技高網...
【技術保護點】
GPS測站坐標時間序列周期性探測方法，其特征是，包括步驟：步驟1，獲取GPS測站坐標時間序列觀測值；步驟2，剔除GPS測站坐標時間序列觀測值粗差并修正天線相位中心偏差；步驟3，采用諧函數描述GPS測站坐標時間序列獲得GPS測站坐標時間序列的諧函數模型，并設計諧函數模型矩陣其中，y表示GPS測站坐標時間序列觀測值；A=1t11t2......1tm,]]>Ak=cosωkt1sinωkt1cosωkt2sinωkt2......cosωktmsinωktm,]]>ti為觀測歷元，i＝1,2,...,m，m為觀測歷元數量，ωk表示可變周期性信號的頻率；xk=akbk,]]>ak、bk分別為正弦函數分量、余弦函數分量；x=y(0)a0,]]>y(0)為GPS測站參考歷元坐標，a0為GPS測站的線性速度；k表示諧函數編號，q為諧函數數量；步驟4，采用最小二乘法解算諧函數模型矩陣，獲得可變周期性信號的頻率估計值，并采用假設檢驗方法驗證頻率估計值；步驟5，基于假設檢驗驗證后的頻率估計值，采用最小二乘方法解算諧函數模型矩陣獲得正弦函數分量ak、余弦函數分量bk和線性速度a0。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周曉慧，姜衛平，馬一方，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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