[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

• 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

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=cosz′40.28·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，n_max、m_max為多項式函數模型的泰勒展開式中的最大維數，E_nm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，mj_i＝2^ji+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：b_t＝γ(S_t-S_t-1)+(1-γ)b_t-1

季節項：It=β(XtSt)+(1-β)It-L]]>

預報：X_t+τ＝(S_t+τb_t)I_t-L+τ

其中，X_t為t時刻的觀測值，S_t為t時刻的穩定項，I_t為t時刻的季節項，b_t為t時刻的趨勢項，X_t+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，X_t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，X_t為t時刻的電離層延遲，E_t為t時刻的Markov鏈的數據序列狀態(以E₁,E₂,…,E_n表示，對應轉移時間t₁,t₂,…,t_n)，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E_i經過k步變為E_j的概率，即：

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

其中，表示狀態E_i經過k步變為E_j的次數，N_i表示狀E_i出現的總次數。