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高噪声状态下潮汐信号提取

姜英明 高屹 黄令勇 侯晓伟 刘继州 杨磊

姜英明, 高屹, 黄令勇, 侯晓伟, 刘继州, 杨磊. 高噪声状态下潮汐信号提取[J]. 全球定位系统, 2024, 49(2): 82-87. doi: 10.12265/j.gnss.2023201
引用本文: 姜英明, 高屹, 黄令勇, 侯晓伟, 刘继州, 杨磊. 高噪声状态下潮汐信号提取[J]. 全球定位系统, 2024, 49(2): 82-87. doi: 10.12265/j.gnss.2023201
JIANG Yingming, GAO Yi, HUANG Lingyong, HOU Xiaowei, LIU Jizhou, YANG Lei. Tidal signal extraction under high noise conditions[J]. GNSS World of China, 2024, 49(2): 82-87. doi: 10.12265/j.gnss.2023201
Citation: JIANG Yingming, GAO Yi, HUANG Lingyong, HOU Xiaowei, LIU Jizhou, YANG Lei. Tidal signal extraction under high noise conditions[J]. GNSS World of China, 2024, 49(2): 82-87. doi: 10.12265/j.gnss.2023201

高噪声状态下潮汐信号提取

doi: 10.12265/j.gnss.2023201
基金项目: 国家自然科学基金(41806214)
详细信息
    作者简介:

    姜英明:(1991—),男,助教,研究方向为卫星导航定位技术. E-mail: jiangyingming@live.com

    高屹:(2001—),男,研究方向为GNSS数据处理技术. E-mail: 2250291272@qq.com

    通讯作者:

    杨 磊E-mail: leiyang@fio.org.cn

  • 中图分类号: P228

Tidal signal extraction under high noise conditions

  • 摘要: GNSS浮标由于特殊的观测环境,数据质量普遍较差,这导致其坐标时间序列存在较高的噪声,并且存在某些阶跃(或称跳变). 针对该问题,本文提出了一种基于滑动窗的双边累积和(cumulative sum,CUSUM)的阶跃探测和修复方法,该方法在非侵入式负荷监测领域已有广泛应用. 对于GNSS精密单点定位(precise point positioning, PPP)计算所得海面高程(sea surface height, SSH),用该算法探测阶跃并修复后与验潮站参考数据对比,其均方根误差(root mean square error, RMSE)提升了75.5%,相关性提升了7.46%;对于从修复前后的高程时间序列提取的有效波高(significant wave height, SWH),以海洋浮标(wavebuoy,WB)测量结果作为参考,其RMSE提升了65.22%,相关性提升了208.28%. 研究结果表明:该方法可以有效提高GNSS技术反演海浪参数的精确度和可靠性,为GNSS技术在潮汐信号提取提供有价值的参考,对于提高海洋工程安全性和经济效益具有积极意义.

     

  • 图  1  GNSS浮标数据采集位置

    图  2  小麦岛GNSS浮标数据采集现场

    图  3  滑动双边CUSUM算法运行过程

    图  4  H计算原理图

    图  5  S1S2的SSH对比

    图  6  S1S2与验潮站SSH对比

    图  7  S1S2与专用WB的SWH比较

    表  1  PRIDE-PPPAR参数配置

    参数 配置
    严格模式
    定位模型 Kinematic
    ZTD模型 STO
    HTG模型 NON
    下载: 导出CSV

    表  2  修复前后SSH与验潮站的RMSE和相关系数

    SSH RMSE/m 相关系数 平均误差/m
    S1 0.395 0.925 0.261
    S2 0.096 0.994 0.074
    下载: 导出CSV

    表  3  修复前后SWH与WB的RMSE和相关系数

    SWHRMSE/m相关系数平均误差/m
    S10.1610.2900.066
    S20.0560.8940.022
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-27
  • 录用日期:  2023-10-27
  • 网络出版日期:  2024-03-26

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