本文關鍵詞：基于小波分析的GPS變形監(jiān)測數據去噪方法研究

  更多相關文章： 小波分析 GPS變形監(jiān)測 GPS數據預處理 數據去噪

【摘要】：近十幾年來,隨著3S技術的快速進步,變形監(jiān)測技術也在不斷向前發(fā)展。GPS技術因其擁有定位迅速、定位精度高、觀測自動化、全天候作業(yè)、測站間無需通視以及能夠同時確定三維坐標等特點,在變形監(jiān)測中得到廣泛應用。GPS衛(wèi)星信號受到GPS接收機隨機噪聲、電離層折射、對流層折射、多路徑效應等多種誤差源的干擾,如何在測站上空不開闊、多路徑效應比較嚴重的高原山區(qū)水庫邊坡觀測環(huán)境下,發(fā)現(xiàn)并削弱這些誤差源的影響,得到比較好的變形觀測結果,是一個具有重要理論意義和應用價值的研究課題。 小波分析因其具有優(yōu)良的去噪效果和時頻局部化分析功能等特性,目前已經廣泛應用到信號處理中。運用小波分析可以將信號分解到不同尺度上,得到信號在各個尺度上的分量值,并且還能將信號進行不失真重構。GPS變形監(jiān)測信號中包含各種頻率成分,但是有效的信息集中在低頻段,干擾信息分布在高頻段,因此可以通過小波分析消除高頻段的干擾,然后提取低頻段有效的信息,提高變形監(jiān)測的精度。 論文圍繞小波理論研究基于小波分析的GPS變形監(jiān)測數據去噪方法,采用VC++語言、以MATLAB為平臺,編制基于小波分析的RINEX格式的GPS數據預處理軟件,并采用不同的小波分析策略對實測的GPS變形監(jiān)測數據進行消噪預處理。研究以提高基線解算質量和最終網平差精度為目標,并通過研究和分析給出高原山區(qū)水庫邊坡變形監(jiān)測環(huán)境下小波消噪的最優(yōu)方法,用以消除接收機隨機噪聲和多路徑影響。最后結合實際工程的觀測結果,采用GPS數據后處理軟件進行試驗研究,驗證了研究中提出的小波分析用于GPS變形觀測數據消噪方法的有效性。本文主要做了以下幾方面的研究工作： (1)對GPS變形監(jiān)測技術、小波分析理論的發(fā)展和國內外研究現(xiàn)狀進行了回顧,總結了GPS變形監(jiān)測技術和小波分析在測繪領域應用中存在的一些問題。 (2)闡述了傅里葉變換到小波分析的發(fā)展過程,對小波分析原理進行介紹并分析了最大尺度確定的問題。 (3)研究GPS信號的噪聲特性,對提取出的原始衛(wèi)星觀測值信號、單差觀測值信號、雙差觀測值信號進行了小波分解,分別研究其高頻部分的特點。對小波濾波去噪方法進行研究,主要研究了小波變換閡值去噪法,并從純粹信號處理的角度給出了小波去噪效果的評價指標。 (4)采用VC++語言、以MATLAB為平臺,運用面向對象的思想,編制了基于小波分析的RINEX格式的GPS數據預處理軟件(GPS Pre_Process Software)。 (5)將基于小波分析的RINEX格式的GPS數據預處理軟件(GPS Pre_Process Software)應用到阿海水電站水庫影響待觀區(qū)GPS變形監(jiān)測數據預處理中,設計了4組實驗,驗證了小波分析對GPS變形監(jiān)測數據的去噪效果。 本文的第五章是實驗算例,分析實驗結果可以看出,基于小波分析的GPS信號小波去噪方法具有較好的去噪效果,采用合適的小波函數、分解層數、閾值確定原則、閾值函數和閾值重調方法,能夠很大程度上消除GPS觀測數據中的接收機隨機噪聲和多路徑效應等影響,并且使信號的信噪比得到較大的提高,從而提高基線解算的精度,得到更優(yōu)的網平差結果
【關鍵詞】：小波分析 GPS變形監(jiān)測 GPS數據預處理 數據去噪
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 論文的研究背景和意義12-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 GPS變形監(jiān)測技術研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 小波分析的發(fā)展與應用研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 GPS數據預處理的目的、內容和意義17-18
• 1.4 本文主要研究內容及章節(jié)安排18-20
• 第二章 小波分析的基礎理論20-28
• 2.1 傅里葉變換20-23
• 2.1.1 短時傅里葉變換21-22
• 2.1.2 從傅里葉變換到小波分析22-23
• 2.2 小波分析原理23-27
• 2.2.1 小波函數23-24
• 2.2.2 小波變換24-25
• 2.2.3 多分辨率分析及Mallat算法25-26
• 2.2.4 最大尺度確定26-27
• 2.3 本章小結27-28
• 第三章 基于小波分析的GPS變形監(jiān)測數據去噪方法研究28-39
• 3.1 基于小波分析的GPS信號噪聲特性研究28-35
• 3.1.1 GPS信號結構28-29
• 3.1.2 GPS定位的誤差源29-30
• 3.1.3 GPS信號的噪聲特性研究30-35
• 3.2 基于小波的閾值去噪方法35-37
• 3.3 小波濾波去噪效果評價指標37-38
• 3.4 本章小結38-39
• 第四章 基于小波分析的GPS數據預處理軟件(GPS Pre-Process Software)的編制39-50
• 4.1 軟件編制的思路39-40
• 4.2 Matlab一維信號的小波消噪理論40-43
• 4.3 GPS Pre-Process Software軟件的文件系統(tǒng)43-46
• 4.4 GPS Pre-Process Software軟件的功能模塊46-48
• 4.4.1 觀測文件導入46-47
• 4.4.2 信號文件輸出47
• 4.4.3 小波降噪47
• 4.4.4 觀測文件重組還原47-48
• 4.5 GPS Pre-Process Software軟件編制的關鍵技術及特點48-49
• 4.6 本章小結49-50
• 第五章 GPS Pre-Process Software軟件在阿海水電站水庫影響待觀區(qū)GPS變形監(jiān)測數據預處理中的應用50-80
• 5.1 阿海水電站水庫影響待觀區(qū)GPS變形觀測項目簡介50-57
• 5.1.1 工程概況50-54
• 5.1.2 GPS變形監(jiān)測數據采集54-56
• 5.1.3 數據處理56-57
• 5.2 基于信號處理理論的一維GPS觀測信號小波消噪策略實驗.57-62
• 5.2.1 實驗概述57-58
• 5.2.2 小波消噪策略實驗58-61
• 5.2.3 實驗結果分析61-62
• 5.3 用TEQC軟件評價GPS Pre-Process Software軟件的單測站數據小波消噪效果實驗62-70
• 5.3.1 實驗概述63
• 5.3.2 基于單測站數據小波消噪預處理的TEQC軟件評價實驗63-67
• 5.3.3 阿海水電站庫區(qū)GPS變形監(jiān)測中接收機噪聲和多路徑影響探究67-70
• 5.3.4 實驗結果分析70
• 5.4 GPS Pre-Process Software軟件進行單測站數據預處理后的基線解算精度及可靠性分析實驗70-75
• 5.4.1 實驗概述71
• 5.4.2 基于單測站數據預處理的基線解算實驗71-75
• 5.4.3 實驗結果分析75
• 5.5 GPS Pre-Process Software軟件進行單測站數據預處理后對網平差結果影響的實驗75-78
• 5.5.1 實驗概述76
• 5.5.2 基于單測站數據預處理的網平差結果影響實驗76-78
• 5.5.3 實驗結果分析78
• 5.6 本章小結78-80
• 第六章 總結與展望80-84
• 6.1 全文總結80-83
• 6.2 工作展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-89
• 附錄A 主要程序代碼89-105
• 附錄B (攻讀碩士學位期間參與的科研項目及社會實踐和發(fā)表的論文)105

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 胡友健;梁新美;許成功;;論GPS變形監(jiān)測技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];測繪科學;2006年05期

2 黃丁發(fā),丁曉利,陳永奇,龔濤,熊永良;GPS多路徑效應影響與結構振動的小波濾波篩分研究[J];測繪學報;2001年01期

3 章傳銀,張正祿;變形體的穩(wěn)定性及其定量分析方法初探[J];測繪學報;1997年04期

4 黃丁發(fā),卓健成;GPS相位觀測值周跳檢測的小波分析法[J];測繪學報;1997年04期

5 楊光,何秀鳳,華錫生,侯新華;GPS一機多天線在小浪底大壩變形監(jiān)測中的應用[J];水電自動化與大壩監(jiān)測;2003年03期

6 夏開旺;田林亞;楊永平;;基于小波分析的壩區(qū)GPS信號噪聲研究[J];水電自動化與大壩監(jiān)測;2006年04期

7 王靜瑤,吳云;現(xiàn)代地殼運動與地震監(jiān)測預報研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J];地球科學進展;2000年01期

8 李海文;江思義;李向民;周海峰;曾凱寧;;基于小波分析的GPS信號噪聲特性[J];地理空間信息;2010年01期

9 王琪，游新兆，，王啟梁;用全球定位系統(tǒng)（GPS）監(jiān)測青藏高原地殼形變[J];地震地質;1996年02期

10 周碩愚,張躍剛,丁國瑜,吳云,秦小軍,施順英,王琪,游新兆,喬學軍,帥平,鄧干金;依據GPS數據建立中國大陸板內塊體現(xiàn)時運動模型的初步研究[J];地震學報;1998年04期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 袁德寶;GPS變形監(jiān)測數據的小波分析與應用研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2009年

本文編號：745558