本文關(guān)鍵詞： GPS高程時(shí)間序列 有色噪聲 希爾伯特黃變換 地表質(zhì)量負(fù)載 周期振蕩 非線性時(shí)變 抗差譜估計(jì) 瞬時(shí)頻率　出處：《遼寧工程技術(shù)大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：國(guó)內(nèi)外GNSS連續(xù)運(yùn)行參考站坐標(biāo)時(shí)間序列分析表明,序列水平方向主要表現(xiàn)為線性運(yùn)動(dòng),高程方向由于受多種地球物理因素的影響,既有線性運(yùn)動(dòng),也包含了復(fù)雜的周期運(yùn)動(dòng)和非線性趨勢(shì)。中國(guó)CORS基準(zhǔn)站作為CGCS2000坐標(biāo)系的框架網(wǎng)絡(luò),已有十余年的連續(xù)觀測(cè),其高程時(shí)間序列的非線性時(shí)變和噪聲特性研究,是建立高精度的中國(guó)大陸高程速度場(chǎng)模型,維持中國(guó)地心坐標(biāo)參考框架高程分量的現(xiàn)勢(shì)性和動(dòng)態(tài)性的基礎(chǔ)。 本文以維持中國(guó)CGCS2000坐標(biāo)系的CORS基準(zhǔn)站高程時(shí)間序列為研究對(duì)象。從GPS基準(zhǔn)站原始數(shù)據(jù)的解算入手,利用抗差估計(jì)理論定位和剔除GPS高程時(shí)間序列中存在的粗差,并對(duì)序列的缺值點(diǎn)和缺值區(qū)間進(jìn)行插補(bǔ)與均勻化,為序列時(shí)頻特性與噪聲分析提供干凈的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；采用傳統(tǒng)的抗差譜估計(jì)方法,分析基準(zhǔn)站包含的主周期運(yùn)動(dòng)特征；將自適應(yīng)的時(shí)間序列時(shí)頻分析技術(shù)引入GPS高程時(shí)間序列分析領(lǐng)域,識(shí)別序列的非線性趨勢(shì)項(xiàng),檢測(cè)基準(zhǔn)站包含的季節(jié)性和長(zhǎng)周期振蕩特征；并分離GPS高程時(shí)間序列包含的有色噪聲。最后研究了基準(zhǔn)站不同噪聲模型下的高程運(yùn)動(dòng)與噪聲特性,分析了地表質(zhì)量負(fù)載對(duì)基準(zhǔn)站高程分量的影響。 采用最新的GAMIT/GLOBK(v10.35)軟件和絕對(duì)天線相位中心模型,重新解算了中國(guó)34個(gè)CORS基準(zhǔn)站從1999年至2010年的數(shù)據(jù),獲取了約11年的GPS坐標(biāo)時(shí)間序列,為本文的研究提供了重要的數(shù)據(jù)來源。 研究了抗差最小二乘估計(jì)和穩(wěn)健估計(jì)粗差探測(cè)的IQR準(zhǔn)則定位和剔除GPS高程時(shí)間序列中粗差的方法,結(jié)果表明抗差LS效果優(yōu)于IQR準(zhǔn)則。針對(duì)序列中粗差剔除后的缺值插補(bǔ)問題,提出了正交多項(xiàng)式最小二乘擬合的插補(bǔ)方法,試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)連續(xù)缺值點(diǎn)僅有幾個(gè)時(shí)與常用的三次樣條插值效果相當(dāng),當(dāng)連續(xù)缺值在6-10個(gè)以上時(shí),三次樣條插值效果扭曲,正交多項(xiàng)式最小二乘擬合方法在連續(xù)缺值不超過2個(gè)月時(shí)的擬合結(jié)果仍能保證序列的整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 采用抗差譜估計(jì)方法,研究了中國(guó)CORS基準(zhǔn)站高程時(shí)間序列的主要周期運(yùn)動(dòng)特征。結(jié)果表明,利用維納辛欽定理的間接法功率譜估計(jì)效果優(yōu)于周期圖法和welch法,但傳統(tǒng)頻譜分析譜分辨率低和存在頻譜泄露的問題,使估計(jì)的主周期中僅有第一主周期給出了正確可信的結(jié)果。 將希爾伯特黃變換技術(shù)引入GPS高程時(shí)間序列信號(hào)分析領(lǐng)域。提出了GPS高程時(shí)間序列非線性趨勢(shì)項(xiàng)的概念,結(jié)合方差貢獻(xiàn)率等指標(biāo)識(shí)別并分離序列的非線性趨勢(shì)項(xiàng)。傳統(tǒng)GPS高程時(shí)間序列分析時(shí)采用精確的年或半年周期的周期函數(shù)擬合模型,本文采用EMD和EEMD兩種分解方法,檢測(cè)GPS高程時(shí)間序列包含的周期振蕩特征,發(fā)現(xiàn)GPS高程時(shí)間序列存在明顯的近似季節(jié)性、年和雙年周期運(yùn)動(dòng)特征,半周年項(xiàng)并不明顯。IMF分量Hilbert變換后的頻率并不是一個(gè)常數(shù),而是存在著曲線變化,越靠近高頻曲線變化越明顯,靠近低頻區(qū)的頻率變化越平緩。 提出了整體經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸饧夹g(shù)提取GPS高程時(shí)間序列有色噪聲的方法。傳統(tǒng)的策略是采用周期函數(shù)擬合的殘差作為序列包含的有色噪聲,實(shí)際上,GPS高程時(shí)間序列中并不存在精確的年或半年周期項(xiàng),傳統(tǒng)策略的擬合殘差中不可避免的仍然存在著年周期信號(hào)等的影響,以此分析噪聲特性的方法值得進(jìn)一步的思考,本文提出了HHT分離的有色噪聲與極大似然估計(jì)相結(jié)合的噪聲特性估計(jì)新思路。 論文最后采用傳統(tǒng)分析策略估計(jì)了中國(guó)33個(gè)CORS基準(zhǔn)站高程時(shí)間序列信號(hào)的噪聲含量,考慮了白噪聲、白噪聲+功率譜噪聲、白噪聲+閃爍噪聲+隨機(jī)漫步噪聲三種噪聲模型下的基準(zhǔn)站高程線性運(yùn)動(dòng)速率及其誤差估計(jì),定量分析了地表質(zhì)量負(fù)載(大氣負(fù)載、海洋非潮汐質(zhì)量負(fù)載、土壤濕度和積雪深度)變化對(duì)基準(zhǔn)站高程的影響。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P228.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1522914