EMD-ICA滤波降噪法及其在GPS多路径效应中的应用

来源 :东华理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:frog_t
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在GPS测量中,例如:大桥桥面监测、水库大坝监测以及高楼监测等,测量结果往往会有一定的偏差。上述GPS测量通常是短基线测量并且采用双频GPS接收机,因此电离层误差以及对流层误差可以采用差分方法消除,而GPS多路径误差及随机高频噪声误差却难以消除。由于GPS多路径误差不存在空间相关性以及高频随机噪声误差不具备规律性,因此削弱这些误差能够提高GPS短基线测量精度。本文针对高频噪声消除以及GPS多路径效应误差改正进行了相关分析,本文主要分析的内容及方法如下:  1)基于独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法,针对EMD与ICA滤波进行详细分析,提出将经验模态分解与独立分量分析联合进行滤波降噪,以下简称EMD—ICA滤波降噪法。  2)通过振动台实验数据探讨天线发生不同位移时,动态GPS多路径效应表现特征。采用约1h的观测数据,并通过其频谱图分析动态GPS多路径效应与静态GPS多路径效应的关系。  3)针对GPS多路径效应频带分布较宽以及快速ICA算法分离信息的能力取决于参考信息的准确性,本文引入模态相关准则,提出一种基于模态相关的EMD-ICA滤波降噪法。通过实验将其与基于模态相关的EMD法及基于固有模态函数(IMF)频谱分析的ICA法进行对比分析,实验表明该方法效果更好。  4)针对信噪比过低,提出一种附加斜率绝对值法的模态相关EMD-ICA滤波降噪法,主要思想是通过能量大小进行判别。该方法与小波阀值联合EMD滤波去噪类似,均为高频分量中的有效信息。通过实验将该方法与基于模态相关EMD-ICA法及基于模态相关EMD法进行对比分析,实验表明该方法能够有效提取出高频分量中的低频信息并且效果优于其他两种方法。
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