[發明專利]一種基于BP神經網絡技術的電離層球諧函數改進方法

在審

• 申請號: 201710717593.7
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107622304A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 胡伍生;孫博;余龍飛;張良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06N3/08;G01S19/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 饒欣

1.一種基于BP神經網絡技術的電離層球諧函數改進方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：獲取區域觀測點的穿刺點地理經度、穿刺點地理緯度和穿刺點垂直方向的電子含量；

S2：通過電離層球諧函數模型公式建立電離層誤差補償模型，并計算出該穿刺點的垂直方向電子含量以及電離層誤差補償模型的殘差值；

S3：利用BP神經網絡技術對球諧函數進行模型補償，建立融合模型；

S4：利用新建立的融合模型對球諧函數模型擬合的電離層垂直總電子含量殘差進行預報，進而提高模型補償精度。

2.根據權利要求1所述的基于BP神經網絡技術的電離層球諧函數改進方法，其特征在于：所述步驟S1中，區域觀測點的穿刺點地理經度和穿刺點地理緯度分別通過式(1)、式(3)得到：

式(1)中，λ為區域觀測點的穿刺點地理經度，λ₀為測站接收機的地理經度，Ψ_pp為地心張角，如式(2)所示，A為衛星方位角，為區域觀測點的穿刺點地理緯度；

Ψpp=π2-E-arcsin(RR+Hcos E)---(2)]]>

式(2)中，E為衛星高度角，R為地球半徑，H為電離層單層模型的等效高度；

式(3)中，為測站接收機的地理緯度。

3.根據權利要求1所述的基于BP神經網絡技術的電離層球諧函數改進方法，其特征在于：所述步驟S1中，區域觀測點的穿刺點垂直方向的電子含量由下面方法所得：

假設地球平均半徑為R，電離層薄層高度為H，在接收機處衛星的天頂距為z，在穿刺點處的天頂距為z′(天頂距與高度角互為余數)，則有如下關系式：

z′=acsin[RR+Hsinz]---(4)]]>

時鐘的基本頻率f₀為10.23MHz，GPS上L波段的兩種載波L1和L2的頻率分別為：

f_L1＝154×f₀＝1575.42MHz(5)

f_L2＝120×f₀＝1227.60MHz (6)

采用偽距觀測量時，根據每個歷元兩個頻率上的偽距之差解算出天頂方向自由電子含量VTEC值，其觀測方程如下：

Pj-Pi=-40.28fj2VTEC1cos z′+40.28fi2VTEC1cos z′+(BjS-BiS)-(BjR-BiR)---(7)]]>

式(7)中，i,j＝1,2，i≠j；P為偽距觀測值，P_j為第j個信號的偽距觀測值，P_i為第i個信號的偽距觀測值，P_j-P_i為電離層延遲觀測量，B^S為偽距觀測量的衛星硬件延遲偏差，為第j個信號的偽距觀測量的衛星硬件延遲偏差，為第i個信號的偽距觀測量的衛星硬件延遲偏差，B^R為偽距觀測量的接收機硬件延遲偏差，為第j個信號的偽距觀測量的接收機硬件延遲偏差，為第i個信號的偽距觀測量的接收機硬件延遲偏差，f_i為載波L1的頻率，f_j為載波L2的頻率，由此可解出電離層天頂方向總電子含量VTEC的表達式如下：

VTEC=-cos z′40.28fi2fj2fi2-fj2(Pj-Pi-(BjS-BiS)+(BjR-BiR))=-cos z′40.28fi2fj2fi2-fj2(ΔPij-ΔBijS+ΔBijR)---(8)]]>

式(8)中，ΔP_ij是采用偽距觀測時的偽距之差，為偽距觀測值的衛星相對硬件延遲偏差，為偽距觀測值的接收機相對硬件延遲偏差；

采用相位觀測量時，其觀測方程如下：

式(9)中，λ、N分別為波長和整周模糊度，λ_j為第j個信號的波長，λ_i為第i個信號的波長，N_j為第j個信號的整周模糊度，N_i為第i個信號的整周模糊度，b^S為相位觀測值的衛星硬件延遲偏差，為第j個信號的相位觀測值的衛星硬件延遲偏差，為第i個信號的相位觀測值的衛星硬件延遲偏差，b^R為相位觀測值的接收機硬件延遲偏差，為第j個信號的相位觀測值的接收機硬件延遲偏差，為第i個信號的相位觀測值的接收機硬件延遲偏差；

解方程可得：

式(10)中，L_Δij為相位觀測量組合，為載波相位觀測值的衛星相對硬件偏差，為載波相位觀測值的接收機硬件延遲偏差，Amb_ij為模糊度組合常數。