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[發明專利]一種基于區域CORS的電離層延遲修正預報方法有效

專利信息
申請號: 201410247941.5 申請日: 2014-06-04
公開(公告)號: CN104090280A 公開(公告)日: 2014-10-08
發明(設計)人: 席廣永;朱付保;劉嘉;王華;楊靜 申請(專利權)人: 鄭州輕工業學院
主分類號: G01S19/07 分類號: G01S19/07
代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125 代理人: 張紹琳;孫詩雨
地址: 450002*** 國省代碼: 河南;41
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 區域 cors 電離層 延遲 修正 預報 方法
【權利要求書】:

1.一種基于區域CORS的電離層延遲修正預報方法,其特征在于:包括以下步驟:

(1)電離層延遲概略初值解算:

利用電離層單層模型和載波相位解算出天頂方向的總電子含量(Vertical?Total?Electron?Content,VTEC):

VTEC=cosz40.28·f12f22f12-f22[(λ2φ2-λ1φ1)+(λ2N2-λ1N1)-(b2S-b1S)+(b2R-b1R)]]]>

其中,z′為穿刺點處的天頂距,即地心至穿刺點方向與接收機至衛星方向的夾角,和分別為載波L1和L2相位觀測的衛星硬件延遲,和分別載波L1和L2的接收機硬件延遲,f1和f2分別為載波L1和L2相位的頻率,φ1和φ2分別為載波L1和L2的相位觀測量,λ1和λ2分別為載波L1和L2相位的波長,N1和N2分別為載波L1和L2的整周模糊度,以周為單位;

多項式函數模型將VTEC看作是緯度差和太陽時角差S-S0的函數,用一個規則的曲面來擬合各穿刺點處的VTEC值,多項式函數模型解算VTEC的表達式如下:

S-S0=(λ-λ0)+(t-t0)

其中,nmax、mmax為多項式函數模型的泰勒展開式中的最大維數,Enm為多項式函數模型的系數,為測區中心點的地理緯度,為穿刺點或者星下點的地理緯度,S0為測區中心點在該時段中央時刻t0時的太陽時角,S為穿刺點或者星下點的太陽時角,t為觀測時刻(世界時),λ為穿刺點或者星下點的地理經度,λ0為測區中心點的地理經度;

結合單層模型和載波相位解算的VTEC和多項式函數模型解算的VTEC,可以得到多項式函數模型的觀測方程的最終形式:

利用多項式函數模型的觀測方程的最終形式,解算電離層延遲概略初值;

(2)電離層延遲修正值解算:

根據多項式函數模型解算的誤差,利用B樣條函數解算電離層延遲的修正值其模型表達式為:

其中,mji=2ji+2,j1、j2為階數;為模型系數;為二維尺度函數;

(3)電離層延遲的解算:

根據已解算的電離層延遲的初值和利用B樣條函數獲取的電離層延遲修正值的模型,擬合出更為精確的電離層延遲:

(4)電離層延遲概略預報:

根據步驟(3)獲得的電離層延遲,利用Holt-winter(HW)模型進行預報,HW模型的基本公式為:

穩定項:St=α(XtIt-L)+(1-α)(St-1-bt-1)]]>

趨勢項:bt=γ(St-St-1)+(1-γ)bt-1

季節項:It=β(XtSt)+(1-β)It-L]]>

預報:Xt+τ=(St+τbt)It-L+τ

其中,Xt為t時刻的觀測值,St為t時刻的穩定項,It為t時刻的季節項,bt為t時刻的趨勢項,Xt+τ為τ期的預測值,τ為預測的期數,L為季節長度,α,β,γ∈[0,1]為平滑參數;

(5)電離層延遲修正預報:

利用Markov模型對HW模型的預報值進行更新修正,修正模型表達式為:

X^t=Xt+F^t]]>

其中,為修正后的電離層延遲預報值,Xt為HW模型的預報值,為殘差預報值;

殘差預報值的計算公式為:

F^t+k=Xt×Et×P(k)]]>

其中,Xt為t時刻的電離層延遲,Et為t時刻的Markov鏈的數據序列狀態(以E1,E2,…,En表示,對應轉移時間t1,t2,…,tn),P(k)為k步狀態轉移概率矩陣,其計算公式為:

P(k)=P11kP12k...P1(j-1)kP1jkP21kP22k...P2(j-1)kP2jkP31kP32k...P3(j-1)kP3jk...............Pj1kPj2k...Pj(j-1)kPjjk]]>

其中,表示數列由狀態Ei經過k步變為Ej的概率,即:

Pij(k)=nij(k)/Ni]]>

其中,表示狀態Ei經過k步變為Ej的次數,Ni表示狀Ei出現的總次數。

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