[发明专利]一种从GNSS时间序列中提取周日半周日海潮信号的方法

摘要

本发明公开了一种从GNSS时间序列中提取周日半周日海潮信号的方法。该方法包括：在GNSS单日解时间序列上乘以某一固定频率信号，信号频率接近周日半周日海潮信号的频率；滤掉混频后含有海潮信号的高频部分；从保留的低频信号中提取周日半周日海潮信号；拟合周日半周日海潮信号的振幅和相位。该方法利用混频技术从单日解时间序列中提取周日半周日的海潮信号，避免了现有的动态估计法、静态估计法、假频谐波分析法等方法提取高频海潮信号需要重新处理数据、工作量大、而且需要长时间序列数据以保证精度等弊端。

主权项

1.一种从GNSS时间序列中提取周日半周日海潮信号的方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：步骤1：GNSS单日解时间序列预处理首先选择数据利用率至少90％的台站单日解原始时间序列进行预处理，探测中断，剔除粗差；然后从时间序列中去除常数项、线性项、同震跳跃、非地震跳跃、震后变形和局部多项式项，保留周年及半周年项；最后，用线性插值方法对时间序列分析结果进行插值，获得新的均匀间隔时间序列；步骤2：周日半周日海潮信号混频选取固定频率信号乘以原有时间序列，把原有时间序列转化成高频的频率和与低频的频率差两个信号之和；公式(1)中A(t)为原始高频的时间序列，其中a是幅度，ω是频率，t即采样间隔，为初始相位，e为自然对数的底数为2.718，i为复数；公式(1)乘以一个固定频率信号cosω₀t后变为新的、振幅相等和频率分量ω+ω₀和差频分量ω‑ω₀的和，即公式(2)；公式(2)中A′(t)为混频后新的时间序列，其中a是幅度，ω是频率，ω₀是固定信号频率，t即采样间隔，为初始相位，e为自然对数的底数为2.718，i为复数；步骤3：周日半周日海潮信号滤波选择低通滤波器将时间序列中含有周日半周日海潮信号的高频信号ω+ω₀与低频信号ω‑ω₀分离；步骤4：周日半周日海潮信号提取用公式(3)所示的周期图谱分析法中Welch谱分析法处理混频后含有周日半周日海潮信号的低频信号ω‑ω₀；其中，J_P(ω)表示分段数为P的周期函数，x_p(n)表示长度为N的信号分成P段，每段M个数据，是归一化因子，ω(n)是Hammin窗函数，j表示信号，n表示信号数量，e为自然对数的底数为2.718；对p个分段的周期函数J_P(ω)进行平均，得到整个信号的功率谱步骤5：周日半周日海潮信号滤波振幅和相位拟合使用最小二乘在检测到的差频信号的谱峰处分别拟合它们的振幅和相位；振幅拟合根据公式(5)计算振幅压缩效应；其中，A'_j为考虑压幅效应后差频信号j的振幅，f_j是周期信号的频率，A_j表示来利用最小二乘拟合的振幅，Δt为数据处理时间间隔，π为圆周率。