基于小波分析的GPS数据处理理论及其应用研究

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1、重庆大学硕士学位论文基于小波分析的GPS数据处理理论及其应用研究姓名：郭彩立申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：姚刚;刘星20070607中文摘要摘要本文在分析影响GPS定位精度的各种误差和简述小波分析基础理论的基础上，将小波分析这一数学工具引入GPS周跳探测和GPS数据的消噪处理中，并结合实测数据，验证了小波分析用于GPS数据处理的效果。在本文最后，设计了基于小波分析的“GPS数据预处理系统”。文中的主要研究内容如下：①概述了GPS的基本原理和观测数据中主要误差来源，并对各种误差产生的原因，特性和对GPS定位的影响进行了分析。②简要介绍了小波分析的基础理论。包括：小波分析的

2、基本概念、多分辨分析及Mallat算法、常用小波函数的介绍等。③将小波分析方法应用到周跳的探测与修复中。利用小波变换对GPS载波相位观测序列进行多尺度分解，既能够观察信号的整体趋势又能深入到信号的内部观察信号的细节部分，进而对发生周跳的历元进行探测并修复，从而可以对GPS数据进行质量控制。不同的小波具有不同的特性，其进行周跳探测与修复的能力也有所不同。本文通过实例对常用小波函数的探测效果进行比较和分析，得到了用于周跳探测与修复的最佳小波。这为今后从事该方面的研究工作做了有意义的探索和尝试。④提取GPS观测数据中的载波相位观测值，并组成单差观测值及双差观测值，采用bior3．1小波函数分别对这些

3、观测值进行3层分解，研究各种观测值高频信号特点以及不同观测值的噪声特性。利用小波分析对GPS观测数据实施小波分解和重构，对发现和削弱GPS观测数据中各种噪声具有重要的理论意义和实用价值。⑤以一条基线的观测数据为研究对象，采用不同分解层数、不同阈值选取与重调方法、不同小波函数等三种方案进行消噪处理，并对三种方案的消噪性能进行比较，找出最优的消噪方案。结果表明：采用合适的消噪方法可以很大程度上提高基线解算的精度，而选用不合适的小波函数甚至会降低基线解算的精度。⑥设计了基于小波分析的“GPS数据预处理系统”。给出了GPS数据预处理系统的总体结构，并介绍了系统各个模块的功能，系统的作业流程等内容。关键

4、词：小波分析，多分辨分析，周跳探测，消噪英文摘要Basedontheintroductionoferro娼fromdifferentSOUrCeSinGPSmeasurementsandwaveletanalysistheory,thispaperintroducewaveletintoGPScyclesslipdetectionanddatadenoising．CombinedwithaLl,ammeasurements，thispaperverifiestheeffectofthismethod．Attheend,“DataPre-processsystemforGPS’’basedonw

5、aveletanalysisisdesigned．Themaincontentsofthepaperarefollowing：①summarizesourcesofmeasuringerrorofGPS，thereasonandcharacteristicofeErorsOUrces,theinfluenceOnobservationdata．②Introducethebasictheoryofwaveletanalysis．Concludebasicconception,multi-resOlutionanalysisandMallatalgorithm,eomnlon·usedwavele

6、tfunctionsandSOon．@Thearticleintroducetheoryofwaveletsintothecycleslipdetection．Basedoncharactersofwavelet,wetakeadvantageofthemulti-resolutionanalysisoftheDWT(DiscreteWaveletTransformation)todecomposecartierphasessequence，thenspecialfiequencycomponentswillbepickcdupandtheepochonwMchthecycleslipoccu

7、rrediSlocated．皿edifferentwaveletshavedifferentcharactersanddifferentabilitiesincycleslipdetectingandrepairing．Afterthepopularwaveletsalecomparedthroughtheinstances，thisarticlenotonlygainsgoodresultsbu