基于椭球谐函数的电离层延迟及其预报模型研究

发布时间：2020-07-14 11:27

【摘要】：利用GPS进行电离层的监测和预报是一项具有重要意义的工作和研究方向。本文着重对区域电离层VTEC拟合模型和区域电离层VTEC短期预报模型进行了相关研究,最终达到能够实现为用户提供相对准确、实时的电离层相关服务提供参考和借鉴的研究目标。本文选取了一个工程实例对电离层经验模型进行分析;利用RTKLIB所下载的数据展开电离层VTEC拟合模型研究,并利用武汉大学卫星导航定位中心IGS数据中心下载的电离层VTEC格网数据进行区域电离层预报模型的研究。主要的工作内容和结论如下:1)通过一个算例对三种电离层经验模型(IRI模型、Klobuchar模型和NeQuick模型)的拟合效果进行了对比分析,得出以下结论:(1)三种模型在高纬度地区的的数据修正效果都要普遍好于低纬度地区;(2)三种模型之间,则是IRI模型的修正效果最佳,Klobuchar模型次之,NeQuick模型效果相对较差。2)利用RTKLIB所下载的实验数据对三种拟合模型(多项式模型、球谐函数模型和格网模型)的拟合效果进行对比分析。三种模型利用在区域电离层垂直电子含量建模上时,多项式模型对于所描述区域的电子含量变化趋势描述得较为准确,利用球谐函数所建立的电离层模型的精度略低于多项式模型,格网模型的结果相对较差。3)深入介绍了椭球谐级数和椭球坐标系的相关理论,以及椭球谐函数的实用形式;基于椭球谐函数理论,提出了一种改进型的电离层VTEC模型,利用前面所述的数据进行拟合模型建模并与球谐函数模型进行了对比分析。最终相比于球谐函数模型,椭球谐VTEC模型在拟合精度上提升约9.3%。4)系统分析了 BP神经网络技术相关理论;利用BP神经网络技术,提出了一种基于椭球谐函数电离层VTEC融合模型。通过计算,融合模型的整体精度相比于球谐函数模型提高了 15.5%。5)基于BP神经网络技术和椭球谐函数理论,采用武汉大学卫星导航定位中心发布的电离层VTEC格网数据,建立了电离层VTEC区域预报模型。得出结果:区域预报模型相比于单点预报模型在残差平均值和中误差两项指标中与单点预报模型相差不大,残差绝对值平均值减小了 1.21TECU,并且由于建模工作量约为单点模型的五分之一,在保证精度的前提下大大提升了工作效率。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P228.4
【图文】：

的修正效果较差；当修正指数０．４＜Ｃ／；＜０．６时，修正效果一般；０．６＜Ｃ／；＜１时，修正效果逡逑较好叫。逡逑本＾例所采用的数据所取的连续运行参考站的位置及计算结果如图２．１和表２．１、表逡逑２．２所示：逡逑５５｜逦ｒｘ；￣￣逡逑．４５＇逡逑Ｓｉ逦广ｕｒｕｍ＊逡逑＾逦＼邋ＷＵＳｉ＾逦ＢＪＳＨ，逡逑ｐ邋３５－邋Ｎｔａｓｈ－邋ｙａｎｃ＊邋〈逡逑４逦ＬＨＡＳ．邋ＷＵＨＮ＊邋ｉ逡逑１５－逦、ｉ－，逡逑７０逦８０逦９０逦１００逦１邋ｔｏ邋１２０逦１３０逦１４０逡逑Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ邋／邋Ｄｅｇｒｅｅ逡逑图２．１本算例所采用的连续运行参考站分布逡逑表２．１参考站经纬度逡逑

图２．２邋（ａ）多项式模型残差绝对值分布散点图逡逑Ｘ轴为点位序号；Ｙ轴为模型拟合结果残差绝对值，单位为ＴＥＣＵ逡逑１４逡逑▲逡逑１２邋＊逡逑▲逡逑１0逦＊邋＊逦＊逡逑８邋？邋１邋＊逡逑＊＊逦４逦＊逡逑０逦１００逦２００逦３００逦４００逡逑图２．２邋０））格网模型残差绝对值分布散点图逡逑Ｘ轴为点位序号；Ｙ轴为模型拟合结果残差绝对值，单位为ＴＥＣＵ逡逑１０逡逑

逦电离层延迟改正模型分析逦逡逑８逡逑▲逡逑７逦▲逦Ａ逡逑６邋▲逡逑５逦４逦▲逦▲逡逑▲邋▲邋▲邋▲逡逑々▲▲▲▲▲邋▲邋▲逡逑０逦１００逦２００逦３００逦４００逡逑图２．２邋（ａ）多项式模型残差绝对值分布散点图逡逑Ｘ轴为点位序号；Ｙ轴为模型拟合结果残差绝对值，单位为ＴＥＣＵ逡逑

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本文编号：2754907