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摘 要

GPS在进行日常的测量时，由于周围环境因素的影响，会导致GPS接收到的信号产生误差，最终影响定位的精度。因此为了确保测量工作的可靠性、减轻工作量，GPS数据预处理工作变得十分重要。本文通过研究小波分析的理论、分析国内外关于小波分析在GPS信息处理方面的研究，确定了本课题的研究思路方法。小波分析理论是以傅里叶分析为基础的函数分析理论，能有效表示和分析小波信号，己经发展成为GPS数据处理中的重要理论方法。本文通过设计实验，运用不同类型小波基对数据进行处理，通过对比分析完成小波分析在粗差探测和周跳探测中的研究。

关键词：小波分析 GPS数据预处理 粗差探测

Application of Wavelet Analysis in Gross Error Detection

of GPS Data

Abstract

In the actual production measurement process, GPS is affected by the external environment, resulting in changes in the signals received by that, affecting the accuracy of the measure. In order to ensure the reliability of measurement work and reduce workload, GPS data preprocessing is very important. This paper studies the theory of wavelet analysis, analyses the research on the GPS information processing of wavelet analysis at home and abroad, and determines the research ideas and methods of this topic. The theory of wavelet analysis is a function analysis theory based on Fourier analysis. It can effectively express and analyze the wavelet signal. It has become an important method in GPS data processing, and more and more applications are used in the actual measurement, especially in the signal preprocessing. In this paper, wavelet analysis is applied to preprocessing GPS data to complete gross error detection and cycle slip detection.

Key Words: Wavelet Analysis;GPS data preprocessing ;Gross error detection

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2选题背景及意义 1

1.3研究背景 2

1.4本文研究内容 3

第二章 GPS误差来源 5

2.1GPS测量误差分类 5

2.2卫星部分产生的误差 5

2.3与信号传播有关的误差 6

2.4与接收机有关的误差 7

2.5其他误差 7

第三章 傅里叶变换与小波分析基础理论 8

3.1傅里叶变换 8

3.2小波分析 8

3.3常见小波函数 10

第四章 小波分析在GPS粗差探测中的应用 13

4.1小波函数的性质 13

4.2算例分析 13

第五章 小波分析在周跳探测中的应用研究 22

第六章 总结与展望 25

6.1 总结 25

6.2未来展望 25

参考文献 26

致谢 28

绪论

1.1引言

随着时代与科技的进步，全球定位系统（GPS）被广泛运用于测绘、天文等多个行业当中。在全球定位系统（GPS）广泛应用的今天，测绘行业已经发生了根本性的变革。全球定位系统（GPS）的基本理论以及其进一步地发展和应用，已经逐渐测绘科学最为重要的内容和任务之一。

1.2选题背景及意义

GPS测量和传统的测量方式相比有很多的优点，全球定位系统（GPS）是美国随着科学技术的发展而建立起来的空间卫星导航定位系统，GPS可以做到在任何时候都能提供实时的精密定位功能和全球导航功能，而且具有很高的可靠性和保密能力。随着时代的发展和测量工作的需要，GPS的应用越来越广泛，不仅对定位的实时性要求很高，而且对GPS定位导航的位置精度要求越来越高。由于对GPS的要求越来越严格，对GPS新技术与新方法的研究也在日益增多，并且逐渐成为了国内外相关领域的专家学者们研究的新方向。GPS定位导航技术是很多学科与技术的集合体，它是包含了空间科学技术、信号处理技术、地球科学、测量学等多个学科在内的综合性技术。GPS定位是通过地面接收机接收太空中卫星发射的信号来解析计算接收机所在的坐标位置。因为卫星是处在20000km的外太空中，其信号传播途径受到宇宙射线辐射、大气电离层带电粒子以及对流层折射的影响，导致卫星信号所经历的传播路径并不是卫星与接收机间的直线。而且GPS导航定位系统其本身的系统误差，如：卫星与接收机的时钟钟差、GPS星历误差、卫星本身的定轨误差、接收机位置安置误差以及接收机周围的复杂情况和较差的观测条件。这种种条件导致了GPS导航定位所获得的数据误差较大，精度达不到测量工作的需要，很难应用在有着较高精度要求的实际测量工作中。在现在的GPS静态测量过程中，人们能做到的只有在选取测站点时寻找开阔地带避开高大树木和建筑物来减轻周围环境对GPS测量的影响。这种做法不仅不能有效的处理

GPS数据中的误差来提高测量精度，而且在实时动态定位和导航时无法应用。GPS测量获得的数据都是包含误差的，这使得定位精度大大降低。在测量工作中，粗差作为严重影响精度的一大干扰因素，必须从数据中舍弃，在GPS测量中也是如此。GPS测量的观测数据是载波信号，其复杂的传播路径使得粗差产生的概率更大，为了获取高精度的数据，在观测后运用平差方法进行改正是不可行的，还必须对GPS信号进行预处理，除去其中干扰较大的粗差来提高精度，所以如何检测出粗差以及确定粗差的位置变得十分重要。目前最常用的周跳探测与修复方法主要有：差分法、多项式拟合法、电离层组合法、动态模型法、站间或星间差分法等。

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