基于残差和状态空间的GNSS原始数据压缩方法研究

发布时间：2020-05-28 00:18

【摘要】：全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)中各卫星将数据传输给连续运行参考站(Continue Operation Reference System,CORS),这些数据被保存为标准的与接收机无关的交换格式(Receiver Independent Exchange Format,RINEX)。当前GNSS文件大多直接存储和传输原始观测数据,而它本身具有很高的冗余。在各卫星系统分布式、全球化、多元化、全天时、全天候、高采样、多波段的趋势下,观测数据呈海量爆发,这给数据的处理、存储和传输带来了很大的挑战。目前,关于GNSS观测数据压缩的方法不是很多,大多根据数据中历元间的时间相关性利用递推差分法压缩数据。本文基于数据的空间上的内涵提出一种全新的压缩方法。即利用卡尔曼滤波方法将观测向量由观测空间映射到状态空间降低数据维度,并生成残差向量,也就是非差单点定位的过程。再利用差分压缩方法削弱状态和残差向量的时间相关性,使得数据量也比观测向量大幅减小。这种压缩方法不仅解决了传统压缩方法必须经过解压缩还原原始观测文件的不足之处,而且也打破了压缩感知理论压缩率低的劣势。本文使用Melbourne-Wubbena组合法和几何无关组合法进行周跳探测,完成数据预处理之后,参考IERS2010发布的相关误差改正模型进行各项误差改正。利用卡尔曼滤波方法估计状态参数,参数估计结果收敛。然后计算了测站坐标三个方向上的内符合精度,X方向为0.235 m,Y方向为0.276 m,Z方向为0.103 m。而伪距残差范围在-5 m~5 m之间,相位残差范围在-5 cm~5 cm之间。对GNSS原始观测值进行压缩后,设计了一套基于残差和状态空间的GNSS原始数据压缩专用的格式,这种格式支持各项误差、残差数据单项或多项传送。若能在传感器端直接使用这种压缩格式,将大大降低数据的传输耗能。通过双差理论上证明了可以直接使用压缩结果中的残差和状态参数进行数据处理,而不用通过解压缩过程还原原始文件,且解算结果与定位精度无关。同时隐藏了测站坐标,用户根据状态参数和残差不能解出测站坐标,促进了测站坐标的保密。然后与crx2rnx/rnx2crx软件对比,得出本文提出的压缩方法其压缩率更高,约原始观测文件的17.5%左右,实现了更高效数据压缩的目的。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P228.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王乐;王宇;吕晨阳;席盼盼;;GNSS技术在长春地区的初步应用[J];中国战略新兴产业;年期

2 文述生;王江林;李宁;闫少霞;;GNSS RTK在测绘测量中的技术应用研究[J];科技创新与应用;2018年25期

3 钟梓敏;;略论几种常见引起GNSS测量出现误差的因素[J];科技资讯;2018年10期

4 张鹏飞;徐泮林;;多系统GNSS在弱信号环境下的比较研究与精度评估[J];北京测绘;2018年08期

5 ;2002国际GPS/GNSS学术年会[J];国际学术动态;2004年01期

6 张双成;戴凯阳;南阳;张勤;瞿伟;李振宇;赵迎辉;;GNSS-MR技术用于雪深探测的初步研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2018年02期

7 李加群;王健;赵向东;;GNSS观测数据解算检查及自动存储研究[J];测绘与空间地理信息;2017年12期

8 白帆;;海上复杂环境对GNSS天线信号影响的分析[J];数字通信世界;2018年03期

9 熊寻安;龚春龙;曹梦成;曹志德;;茜坑水库主坝表面GNSS变形监测系统设计与实现[J];人民长江;2018年12期

10 陈鹏;;GNSS相位测量中“周跳”的规范用法探讨[J];导航定位学报;2016年04期

相关会议论文 前10条

1 王凯龙;郭杭;田宝连;王海涛;;GNSS车载相对定位实验研究[A];卫星导航定位与北斗系统应用2016——星参北斗 位联世界[C];2016年

2 ;GNSS系统的研究与发展[A];卫星导航产业机遇与挑战2010[C];2010年

3 Lingxuan Wang;Yu Gan;Erhu Wei;Lifen Sui;Xuexi Liu;;INS-Aided Single-Frequency Cycle-Slip Detection for Real-Time Kinematic GNSS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S10 多源融合导航技术[C];2018年

4 Yaozong Zhou;Cuilin Kuang;Shaohua Dou;Ziping Liu;;Development and Assessment of GNSS Online Differential Data Processing System Based on HNCORS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S02 导航与位置服务[C];2018年

5 Peng Hu;Guanwen Huang;Qin Zhang;Xiaolei Wang;Min Mao;;Algorithm and Performance of Precipitable Water Vapor Retrieval Using Multiple GNSS Precise Point Positioning Technology[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

6 Zhengxun He;Shuangcheng Zhang;Yang Nan;Kai Liu;Wei Qu;Huilin Wu;Qi Liu;;Analysis of Sea Surface Multipath and Impact on GNSS Precision Positioning[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

7 Ran Zeng;Yang Liu;;Clock Jump Repair of high-rate GNSS data for earthquake monitoring in Japan[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

8 张文金;;差分GNSS在无人机上的应用[A];云南省测绘地理信息学会2016年学术年会论文集[C];2016年

9 刘艳祥;;松阳县南城区块一级GNSS测量的设计与实施[A];“践行‘五大发展理念’，提升地质服务能力”——浙江省地质学会2016年学术年会论文集[C];2016年

10 安豪;严卫;黄云仙;王迎强;陆文;;GNSS信号极化相移监测降雨地基试验结果分析[A];第34届中国气象学会年会 S18 气象雷达探测新技术与数据质控的业务应用论文集[C];2017年

相关重要报纸文章 前10条

1 包海　彭建华;全球导航卫星系统建功汶川灾后重建[N];中国测绘报;2009年

2 王立彬;中国全球卫星导航系统,夺下千万美元大单[N];新华每日电讯;2007年

3 本报记者 陈锦锋;华测导航加快核心业务发展 多元化发力驱动业绩稳定增长[N];通信信息报;2018年

4 王娜;我GNSS技术打破国外垄断[N];科技日报;2007年

5 本报记者 杨蕾;计量更准导航才能更准[N];中国质量报;2014年

6 中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任 曹冲;全球卫星导航系统的现状和前景[N];中国测绘报;2009年

7 王雅丽;实施国际化战略[N];中国测绘报;2010年

8 北京合众思壮科技股份有限公司 彭玉群;移动GIS蓄势待发[N];计算机世界;2008年

9 文湘北邋田力;全面认识全球导航卫星系统[N];中国测绘报;2007年

10 中国地震局地质研究所研究员 甘卫军;“陆态网络”监测地壳运动[N];北京日报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 周锋;多系统GNSS非差非组合精密单点定位相关理论和方法研究[D];华东师范大学;2018年

2 蒋晨;GNSS/INS组合导航滤波算法及可靠性分析[D];中国矿业大学;2018年

3 戴志强;GNSS实时精密定位服务系统若干关键技术研究[D];武汉大学;2016年

4 张卫星;中国区域融合地基GNSS等多种资料水汽反演、变化分析及应用[D];武汉大学;2016年

5 牛杰明;利用GPS（GNSS）和地震仪观测资料研究地震和火山动态形变特征[D];武汉大学;2016年

6 宋建材;GNSS/伪卫星组合导航技术研究[D];天津大学;2017年

7 朱建良;磁传感器辅助的弹载GNSS接收机关键技术研究[D];南京理工大学;2017年

8 徐晓华;利用GNSS无线电掩星技术探测地球大气的研究[D];武汉大学;2003年

9 于喜东;基于GNSS的车辆安全运营高精度监控管理关键技术研究[D];中国矿业大学;2017年

10 蔡熙;GNSS可视化仿真关键技术研究[D];北京理工大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 董蒙蒙;低成本MEMS-IMU/GNSS组合导航算法研究[D];江苏师范大学;2018年

2 舒天开;基于GNSS照射的双基SAR成像方法[D];电子科技大学;2018年

3 徐冰艳;GNSS信号与信息处理的实验设计与分析[D];电子科技大学;2018年

4 王英艳;基于GNSS的广域电离层突扰监测与应用研究[D];电子科技大学;2018年

5 王海洲;多星座GNSS信号采集与回放系统设计与实现[D];电子科技大学;2018年

6 赵晓芳;GNSS接收机矢量跟踪算法研究[D];太原理工大学;2018年

7 王松华;基于BOC调制的GNSS基带信号同步技术研究[D];山东大学;2018年

8 郭晓宇;基于高精度GNSS的声源定位系统的研究与设计[D];山东大学;2018年

9 夏宇飞;INS辅助的多系统GNSS单频精密单点定位算法研究[D];华东师范大学;2018年

10 胡林瑶;基于加权最小二乘的GNSS定位解算及精度分析[D];中国民航大学;2018年

，

本文编号：2684385