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江苏区域电离层TEC监测和预报模型研究

王建宇  
【摘要】:电离层是影响GPS定位精度的主要误差源之一,对电离层TEC的监测和预报研究一直是一个热点。目前我国已经建立全国及周边地区的长期监测和预报模型,但是在区域和短期预报方面还不够成熟。本文利用JSCORS系统部分站点连续观测数据,对江苏省内部分区域进行电离层TEC的监测和预报研究。主要研究内容如下:1)利用JSCORS系统部分站点连续观测数据反算电离层的原理和过程,分别采用载波平滑伪距方法和载波相位方法,同时顾及硬件延迟(接收机和卫星硬件延迟),求得穿刺点处VTEC。考虑载波相位方法定位精度高于载波平滑伪距方法,而且,载波相位方法计算得到TEC稳定性高于载波平滑伪距方法,最终选择载波相位方法。2)对比分析几种电离层TEC监测模型,选择区域多项式单层模型为本文研究电离层TEC的监测模型,根据监测时间长短和区域使用性,确定多项式阶数,并对多形式模型进行精度分析;结果显示内符合精度在1.28—1.82TECU之间,相对精度在90%以上,外符合精度为1.44TECU,相对精度为92.4%。3)分析电离层TEC的几种预报模型,采用AR(p)时间序列模型和BP神经网络模型作为本文的预报模型,系统介绍AR(p)时间序列定阶过程和精度评价,计算结果显示AR(p)时间序列模型总体预报平均精度达到92%,中误差在±1.60TECU;描述BP神经网络的工作流程,提出把余弦函数和一次线性函数组合与之前时刻的电离层TEC值共同作为输入层,通过中误差确定隐含层数,最后进行预报精度评定的方法。结果显示:总体预报平均精度达到92.9%,中误差约为±1.4TECU。4)将AR(p)时间序列与BP神经网络组合形成模型进行电离层TEC的预报研究,分析组合原理和方法,最终对三种模型的精度进行比较分析,组合模型的预测通总体预报平均精度达到93.4%,中误差在±1.36TECU;组合模型预报精度高于AR(p)时间序列模型和BP神经网络模型精度。5)利用组合模型生成江苏省内部分区域电离层TEC预报图。


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