[发明专利]一种GPS位置时间序列噪声模型建立方法

说明书

本发明公开了一种GPS位置时间序列噪声模型建立方法，对GPS测站坐标位置时间序列的噪声模型特性进行分析，建立GPS测站坐标位置时间序列噪声模型分析机制，考虑了GPS位置序列解算策略、时间跨度、粗差、趋势速度项、地表环境负载效应、共模误差等因素对噪声模型建立的影响；本发明考虑了传统GPS时间序列噪声模型估计方法的局限性，顾及了噪声模型的多样性，考虑了多模型及其组合模型，且采用改进的AIC/BIC模型估计准则。通过对多因素进行分析，最终建立了一种稳健的GPS测站坐标位置时间序列噪声模型估计方法，以获得准确的噪声模型估计结果，最终获得准确的站速度及其不确定性参数，为进一步提高GPS坐标序列在高精度地球动力学中的应用提供可靠性数据基础。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，涉及一种稳健的GPS位置时间序列噪声模型建立方法。

背景技术

随着卫星定位系统测量定位精度的提高，全球分布的连续运行GPS(GlobalPositioning System)跟踪站积累了数十年的观测资料，得到许多有价值的认识。

GPS观测值噪声最初被假定为纯白噪声，即GPS连续观测值(坐标序列)是相互独立的，忽略了测站之间的相关性。通过对长周期的时间序列研究分析发现，该假设会使得数据处理结果产生偏差，使得参数估计带来偏差，表现为导致速度不确定度的过低估计，即得到过于乐观的误差估计结果。因此在利用GPS探索地球动力学等高精度问题时，有必要采用较为严格、准确的误差模型。

闪烁噪声加白噪声、幂律噪声及其组合被认为是描述GPS坐标时间序列的最佳随机特性的噪声模型，分析其原因可能有两方面：第一，已有的研究进行噪声模型估计时，采用的组合模型较少，即没有顾及噪声模型的多样性。大部分的学者仅仅采用FN、WN、FN+WN、PL+WN等噪声模型进行分析，并没有考虑更加广泛的噪声模型；第二，进行噪声估计时由于受到GPS坐标时间序列长度限制，未能采用长周期的时间序列进行分析，对GPS坐标时间序列中的长周期噪声分量，不能准确的进行估计。第三，外部环境因素对测站时间序列的潜在影响，如不同观测墩类型、时间序列数据缺失、不同跨度的时间序列、不同地理环境等可能导致噪声模型的改变；第四，噪声模型估计准则的可靠性，根据极大似然估计原理，不同的噪声模型组合将得到不同的极大似然对数值，MLE的数值越大，其结果越可靠。然而，当噪声模型包含的未知参数越多，其MLE值越大。因此不能简单选择MLE值较大的模型作为最优噪声模型，噪声模型估计算法有待进一步改进。因此，GPS坐标时间序列噪声模型的无偏估计，探讨噪声模型的稳健估计方法，对高精度GPS应用，尤其是速度场应用方面具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明考虑到已有方法的局限性，对GPS测站坐标位置时间序列的噪声模型特性进行分析，建立GPS测站坐标位置时间序列噪声模型分析机制，考虑了GPS位置序列解算策略、时间跨度、粗差、趋势速度项(Trend)、地表环境负载效应、共模误差等因素对噪声模型建立的影响，提供了可行的噪声模型建立方法，以获得稳健的噪声模型估计结果，获取准确的站速度及其不确定性。

本发明所采用的技术方案是：一种GPS位置时间序列噪声模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对原始观测文件进行解算，对不同松弛解进行加权解算，获取GPS测站坐标位置时间序列(E、N、U三坐标分离)；

步骤2：对获取的GPS测站坐标位置时间序列进行预处理；

步骤3：对步骤2中预处理后的GPS测站坐标位置时间序列继续进行地表环境负载修正，以改正地表环境负载引起的GPS测站非线性变化；