基于MEA-BP神经网络的卫星钟差预报
发布时间：2021-06-10 09:57
卫星钟差是影响导航定位精度的重要因素之一,建立高精度的钟差预报模型对高精度定位有重要意义。针对常用模型卫星钟差在短期预报中随时间增加误差积累,以及传统BP神经网络不稳定,容易出现过拟合等问题,本文提出一种基于思维进化算法（MEA）优化的BP神经网络钟差预报模型和算法。首先对原始钟差数据进行一次差处理;然后利用思维进化算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化,给出该模型进行钟差预报的具体步骤;选用IGS站提供的多天GPS精密钟差产品数据进行试验分析,使用GPS一天中前12 h数据建模,进行2、3、6和12 h的钟差预报。结果表明:利用MEA-BP模型得到的上述4种时段的预报精度分别优于0.36、0.38、0.62和1.56 ns,预报误差曲线变化起伏较小,说明新模型的预报性能优于3种传统模型,新模型在钟差预报短期预报中的实用性及稳定性是较佳的。
【文章来源】：测绘学报. 2020,49(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
BP神经网络拓扑图
思维进化算法(mind evolutionary algorithm,MEA)由文献[26]于1998年针对遗传算法的局限性提出的一种进化算法。MEA算法保留了遗传算法的“群体”、“个体”、“环境”和“进化”等思想,和遗传算法的“交叉”和“变异”不同的是,提出了“趋同”和“异化”等新的概念。利用MEA算法优化神经网络比使用遗传算法优化有更快的训练速度,大大缩短了神经网络的训练时间,实用性更广[27-28]。首先利用趋同操作对子群体中的个体进行优选,然后成熟的各子群体再通过异化操作进行全局竞争,大大提高了优化的效率。MEA算法的结构如图2所示。MEA算法是通过迭代进行优化的学习方法,其基本思路与步骤如下:
使用n维建模数据完成神经网络训练后,依据神经网络结构,输入节点数为N,输出节点数为1,采用滑动窗口的思想,保证样本数目不变,以此类推,实现多步预报,具体见表1。得到一次差分序列的预报结果后,通过还原即可得到钟差预测值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Resilient PNT Concept Frame[J]. Yuanxi YANG. Journal of Geodesy and Geoinformation Science. 2019(03)
[2]基于改进的BP神经网络构建区域精密对流层延迟模型[J]. 肖恭伟,欧吉坤,刘国林,张红星. 地球物理学报. 2018(08)
[3]GNSS星载原子钟性能分析与卫星钟差建模预报研究[J]. 王宇谱. 测绘学报. 2018(07)
[4]利用结构自适应极端学习机预报导航卫星钟差[J]. 雷雨,赵丹宁,蔡宏兵. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(05)
[5]Progress and performance evaluation of Bei Dou global navigation satellite system: Data analysis based on BDS-3 demonstration system[J]. Yuanxi YANG,Yangyin XU,Jinlong LI,Cheng YANG. Science China（Earth Sciences）. 2018(05)
[6]微PNT与综合PNT[J]. 杨元喜,李晓燕. 测绘学报. 2017(10)
[7]一种改进的高精度频率源钟差仿真方法[J]. 徐超,李博,刘军良,吴华兵,胡永辉. 宇航学报. 2017(09)
[8]基于Sage窗的自适应Kalman滤波用于钟差预报研究[J]. 宋会杰,董绍武,屈俐俐,王翔,广伟. 仪器仪表学报. 2017(07)
[9]灰色模型的GLONASS卫星钟差预报[J]. 李超,党亚民,谷守周. 导航定位学报. 2016(04)
[10]顾及周期项误差和起点偏差修正的北斗卫星钟差预报[J]. 艾青松,徐天河,孙大伟,任磊. 测绘学报. 2016(S2)
硕士论文
[1]高频GNSS准实时钟差估计及其应用[D]. 盛剑锋.中国地震局地震研究所 2019
本文编号：3222164
【文章来源】：测绘学报. 2020,49(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
BP神经网络拓扑图
思维进化算法(mind evolutionary algorithm,MEA)由文献[26]于1998年针对遗传算法的局限性提出的一种进化算法。MEA算法保留了遗传算法的“群体”、“个体”、“环境”和“进化”等思想,和遗传算法的“交叉”和“变异”不同的是,提出了“趋同”和“异化”等新的概念。利用MEA算法优化神经网络比使用遗传算法优化有更快的训练速度,大大缩短了神经网络的训练时间,实用性更广[27-28]。首先利用趋同操作对子群体中的个体进行优选,然后成熟的各子群体再通过异化操作进行全局竞争,大大提高了优化的效率。MEA算法的结构如图2所示。MEA算法是通过迭代进行优化的学习方法,其基本思路与步骤如下:
使用n维建模数据完成神经网络训练后,依据神经网络结构,输入节点数为N,输出节点数为1,采用滑动窗口的思想,保证样本数目不变,以此类推,实现多步预报,具体见表1。得到一次差分序列的预报结果后,通过还原即可得到钟差预测值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Resilient PNT Concept Frame[J]. Yuanxi YANG. Journal of Geodesy and Geoinformation Science. 2019(03)
[2]基于改进的BP神经网络构建区域精密对流层延迟模型[J]. 肖恭伟,欧吉坤,刘国林,张红星. 地球物理学报. 2018(08)
[3]GNSS星载原子钟性能分析与卫星钟差建模预报研究[J]. 王宇谱. 测绘学报. 2018(07)
[4]利用结构自适应极端学习机预报导航卫星钟差[J]. 雷雨,赵丹宁,蔡宏兵. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(05)
[5]Progress and performance evaluation of Bei Dou global navigation satellite system: Data analysis based on BDS-3 demonstration system[J]. Yuanxi YANG,Yangyin XU,Jinlong LI,Cheng YANG. Science China（Earth Sciences）. 2018(05)
[6]微PNT与综合PNT[J]. 杨元喜,李晓燕. 测绘学报. 2017(10)
[7]一种改进的高精度频率源钟差仿真方法[J]. 徐超,李博,刘军良,吴华兵,胡永辉. 宇航学报. 2017(09)
[8]基于Sage窗的自适应Kalman滤波用于钟差预报研究[J]. 宋会杰,董绍武,屈俐俐,王翔,广伟. 仪器仪表学报. 2017(07)
[9]灰色模型的GLONASS卫星钟差预报[J]. 李超,党亚民,谷守周. 导航定位学报. 2016(04)
[10]顾及周期项误差和起点偏差修正的北斗卫星钟差预报[J]. 艾青松,徐天河,孙大伟,任磊. 测绘学报. 2016(S2)
硕士论文
[1]高频GNSS准实时钟差估计及其应用[D]. 盛剑锋.中国地震局地震研究所 2019
本文编号：3222164
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