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基于X-11-ARIMA模型在GNSS定位数据后处理的应用

匡宇龙 雷孟飞

匡宇龙, 雷孟飞. 基于X-11-ARIMA模型在GNSS定位数据后处理的应用[J]. 全球定位系统, 2021, 46(5): 92-98. doi: 10.12265/j.gnss.2021051201
引用本文: 匡宇龙, 雷孟飞. 基于X-11-ARIMA模型在GNSS定位数据后处理的应用[J]. 全球定位系统, 2021, 46(5): 92-98. doi: 10.12265/j.gnss.2021051201
KUANG Yulong, LEI Mengfei. Application of X-11-ARIMA model in post-processing of GNSS positioning data[J]. GNSS World of China, 2021, 46(5): 92-98. doi: 10.12265/j.gnss.2021051201
Citation: KUANG Yulong, LEI Mengfei. Application of X-11-ARIMA model in post-processing of GNSS positioning data[J]. GNSS World of China, 2021, 46(5): 92-98. doi: 10.12265/j.gnss.2021051201

基于X-11-ARIMA模型在GNSS定位数据后处理的应用

doi: 10.12265/j.gnss.2021051201
详细信息
    作者简介:

    匡宇龙:(1994—),男,硕士,工程师,研究方向为高精度北斗卫星定位算法

    雷孟飞:(1991—),男,硕士,工程师,研究方向为高精度北斗卫星定位算法

    通讯作者:

    匡宇龙 E-mail:yulongkuang@qq.com

  • 中图分类号: P228.4

Application of X-11-ARIMA model in post-processing of GNSS positioning data

  • 摘要: 定位数据分析及后处理是卫星导航定位系统在测绘和地灾监测应用中的关键环节. 通常,在卡尔曼滤波处理定位数据后得到的平滑数据,能够剔除噪声干扰得到贴近真值的数据. 但在长时间跨度的情况下,周期性发生的干扰难以在短时间内被识别和滤除,从而反映为一种频率较低的噪声波动. 假设该波动干扰存在周期性,以X-11分解时间序列分析方法进行数据处理,平滑后定位数据的方差从4.733减小至2.683,精度提高了43.3%. 并对拆分数据进行差分自回归移动平均模型(ARIMA)建模预测. 还原数据对比直接预测数据的分析结果表明:拆分后分别预测再整合还原精度高于直接预测5%~10%,可以应对平滑处理实时性差的问题.

     

  • 图  1  数据“波动”的时间跨度

    图  2  算法原理

    图  3  坐标残差数据ACF分析

    图  4  数据预测结果

    表  1  数据样本分类

    数据来源数据总量日期
    串丝斜坡3692021-02-17—2021-02-24
    遵义边坡28162019-05-22—2019-07-01
    贵黄边坡2600(截取)2018-01-07—2021-01-07
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    表  2  预测模型

    数据样本原始数据趋势项不规则项
    串丝斜坡(1, 1, 2) (2, 0, 2, 13)(3,1,3)(0,0,2)
    遵义边坡(3, 1, 1) (3, 0, 0, 13)(3,1,1)(0,0,3)
    贵黄边坡(3, 1, 1) (3, 0, 0, 13)(3,1,0)(0,0,2)
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    表  3  直接预测与拆分后预测效果对比

    数据
    来源
    误差
    算法
    直接
    拟合
    拆分
    拟合
    改进
    程度/%
    6步直接
    预测
    6步拆分
    预测
    改进
    程度/%
    12步直接
    预测
    12步拆分
    预测
    改进
    程度/%
    串丝斜坡MAE0.8140.649−20.301.1590.650−43.91.4010.803−42.7
    MSE1.1330.792−30.101.6480.493−70.12.2951.036−54.9
    RMSE1.0640.890−16.401.2830.702−45.31.5151.018−23.8
    MAPE2.8552.263−20.704.5140.602−86.73.5451.478−58.3
    遵义边坡MAE1.9001.736−8.630.7571.24264.11.2701.73736.8
    MSE7.4216.453−13.040.9071.77695.82.8784.27848.6
    RMSE2.7242.540−6.750.9521.33239.91.6972.06821.9
    MAPE0.0290.026−10.340.4030.76289.10.6440.82928.7
    贵黄边坡MAE0.9760.955−2.150.7620.708−29.21.2861.46914.2
    MSE1.5491.478−4.581.0130.791−21.92.9223.74828.2
    RMSE1.2451.216−2.331.0060.889−11.61.7101.93613.2
    MAPE0.6331.450129.100.4040.382−5.40.6520.648−0.4
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-12
  • 网络出版日期:  2021-11-02

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