背景与挑战
能源基础设施监测面临多样性与复杂性,包括空间尺度、对象粒度、监测频度、采样精度和场景显现度等因素。能源基础设施的结构特点(如长型线状场景干扰严重)以及GNSS监测应用的挑战(如DGNSS基准密度与支撑长度、SPP精度、PPP相应时间、ATM产品生成等区域尺度问题)增加了监测难度。
GNSS导航定位中的误差
多路径效应(MP)是GNSS导航定位中的主要误差来源,其特性包括:
- 信号类型:RHCP/LHCP/LP(多次反射)
- 功率:LOS信号最强,影响最大
- 信号类型:BPSK/QPSK/MOC
- 特定环境效应:地物、相对结构
- 影响范围:卫星/接收机端均有,无法通过差分定位消除
多路径误差的接收机内部表现
- 信号调制方式改进:BPSK/QPSK、BOC (X,X)、MBOC、ALT BOC、BOC cos、OFDM等,与多路径消减的关系
- 新调制方式:相关间距精细化增强MP区分能力,鉴相函数灵敏度提高干扰/MP区分能力
- 接收机改进:DLL、相关方式、相关间距、PLL、载波相位恢复、SNR
- 天线改进:接地板、抑径圈、烽火轮、波束控制极化方式识别、天线增益特性
模型/算法
- 自适应滤波
- 恒星日滤波
- 小波包去噪
- 射线追踪(结合DEM模型)
- 经验模态分解(EMD)
多路径误差的本征识别
- 模型/方法比较分析:
- 自适应滤波:值选取/带通
- WT:基函数选取
- 恒星日滤波:卫星轨道可重复性、接收体现周边环境无变化、动态用户应用困难
- EMD:筛选产生IMF时自适应产生基函数、反映数据信号客观特性、适用于非线性非平稳信号
本征识别的依据
- 基本组合观测量:TECAR、三频及多频率组合、单频率观测及其组合
MP验证
- 组合观测序列的MP提取
- EMD分解问题分析:信号包络频率成分和特点不同,IMF的瞬时频率、Hilbert谱、边际谱等
电离层延迟
- 太阳活跃期电离层闪烁
- ION扰动的情形
- ION EMD
- 电离层延迟的EMD层次频谱
- HK站的S4监测结果
差分定位多路径影响消减
- DGNSS背景
- 差分改正及MP
- DGNSS中的MP识别与消减:
- 背景一一差分定位中伪码多路径消减
- 几何范围
- 中大测试(October 25, 2021)
- 差分改正及基站MP
- C13之伪码多路径提取一基站端
- IMF的频谱
- G12之伪码多路径提取一基站端
- DGNSS中的MP识别与消减
- G12之伪码多路径提取一用户端
结论/建议
- 基于EMD的MP本征识别:可行性及优点
- MP/ION环境影响:一体化智能识别
- 多模自适应处理与精化