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基于小波变换的GPS周跳探测及修复

杜向科  
【摘要】:周跳的探测与修复是GPS载波相位测量中的一个重要问题,周跳的存在直接影响整周模糊度的解算及GPS观测精度,本文利用的是小波变换的方法进行周跳的探测与修复。小波分析在近十年来得到了迅速发展,它在时域和频域同时具有良好的局部化性质,而且随着信号不同频率成分在时域取样的疏密自动调节,因而具有可观察信号的细节并加以分析的特性。小波分析方法是泛函分析、傅立叶分析、样条理论、调和分析和数值分析等多个学科相互交叉的结晶,它在许多科学研究和工程技术中得到了广泛的应用。 本文在详细讨论小波分析理论的基础上,将小波分析方法应用到周跳的探测与修复中。GPS载波相位观测值是连续记录的,可以看作是随时间变化的信号,周跳的出现能够引起信号的非连续性,使信号发生奇异性突变。基于此,可以利用小波变换的多分辨分析对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,进而对周跳发生的观测历元进行探测和修复,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,用其进行周跳的探测与修复能力也有所不同,本文通过实例对常用小波进行比较,从理论和实践上证明用于周跳探测及修复的最佳小波,达到良好的效果。论文还将小波变换的方法与常规的周跳探测修复方法进行比较,以说明小波变换在不同的采样率情况对周跳的探测与修复的优势所在,从而为今后从事这方面的研究工作者做了有意义的探索。


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