[發(fā)明專利]一種低頻地波傳播時延時變特性的建模方法

有效

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• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109905190B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 蒲玉蓉;席曉莉;楊紅娟
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04L12/26;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發(fā)明公開了一種低頻地波傳播時延時變特性的建模方法，具體按照以下步驟實施：步驟1：搭建低頻地波傳播時延的長期實驗檢測系統(tǒng)，獲取傳播時延數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行預處理；步驟2：獲取接收點所在區(qū)域的溫度、濕度、風速三種氣象因子的氣象數(shù)據(jù)；步驟3：根據(jù)步驟1獲取的傳播時延數(shù)據(jù)、步驟2獲取的溫度、濕度、風速氣象數(shù)據(jù)分析低頻地波傳播時延的時變特性；步驟4：利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法建立傳播時延的預測模型。本發(fā)明提高了低頻地波定位導航和授時系統(tǒng)的精度。

技術領域

本發(fā)明屬于陸基導航/授時技術領域，具體涉及一種低頻地波傳播時延時變特性的建模方法。

背景技術

低頻地波信號由于發(fā)射功率大、抗干擾能力強、作用距離遠、覆蓋范圍廣的特點，已被廣泛地應用于定位、導航和授時系統(tǒng)。低頻地波信號傳播的過程中，會產(chǎn)生傳播時延，而傳播時延會嚴重影響系統(tǒng)定位、導航和授時的精度。傳播時延與發(fā)射點和接收點的傳播距離有關，同時受傳播路徑上大地電導率、大氣折射率、地形地物以及季節(jié)、氣候、氣象等因素的影響，表現(xiàn)出復雜的空間變化和時間變化。

現(xiàn)有技術中，低頻地波傳播時延在空間上的精度已經(jīng)得到了顯著的提高，但傳播時延時變特性的系統(tǒng)研究卻相對較少，傳播路徑上長期的季節(jié)、氣候變化和短期的溫度、濕度、降水量等氣象變化對傳播時延的影響不容忽視。基于以上的分析，若能系統(tǒng)研究傳播時延的時變特性，并構建傳播時延時變模型，將對進一步提高低頻地波定位導航和授時系統(tǒng)精度有著重要的意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種低頻地波傳播時延時變特性的建模方法，提高了低頻地波定位導航和授時系統(tǒng)的精度。

本發(fā)明所采用的技術方案是，一種低頻地波傳播時延時變特性的建模方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：搭建低頻地波傳播時延的長期實驗檢測系統(tǒng)，獲取傳播時延數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行預處理；

步驟2：獲取接收點所在區(qū)域的溫度、濕度、風速三種氣象因子的氣象數(shù)據(jù)；

步驟3：根據(jù)步驟1獲取的傳播時延數(shù)據(jù)、步驟2獲取的溫度、濕度、風速氣象數(shù)據(jù)分析低頻地波傳播時延的時變特性；

步驟4：利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法建立傳播時延的預測模型。

本發(fā)明的特點還在于：

步驟1中，檢測系統(tǒng)包括長波接收機天線；長波接收機天線與長波接收機通信連接；GPS接收機天線與GPS接收機通信連接；長波接收機、GPS接收機均通過串行接口與計數(shù)器連接；長波接收機、GPS接收機、計數(shù)器均通過串行接口與磨砂盒連接；磨砂盒與工業(yè)PC電性連接。

磨砂盒的型號為USB-RS232。

步驟1中，預處理具體過程如下：先除去可能無效的數(shù)據(jù)；再通過小波濾波方法去噪，從而提取有效的傳播時延測量數(shù)據(jù)；其中，可能無效的數(shù)據(jù)包括GPS接收機失鎖時的數(shù)據(jù)、長波接收機未鎖定且解碼失敗的數(shù)據(jù)、測量過程突跳的數(shù)據(jù)、儀器開關機造成的突變數(shù)據(jù)、測量開始及結束時的部分數(shù)據(jù)、信噪比較低時測量的數(shù)據(jù)。

步驟3的具體過程如下：

步驟3.1：獲取步驟1中實測的傳播時延數(shù)據(jù)的時間分辨率T₁；

步驟3.2：獲取步驟2中溫度、濕度、風速氣象數(shù)據(jù)的時間分辨率；取三個時間分辨率中的最大時間分辨率T₂；

步驟3.3：計算步驟1獲取的傳播時延數(shù)據(jù)與步驟2獲取的溫度、濕度、風速氣象數(shù)據(jù)之間的相關值具體公式為：

式中，X_i(i＝1,2,…,n)表示氣象數(shù)據(jù)；Y表示傳播時延；D(X_i)表示氣象數(shù)據(jù)的方差；D(Y)表示傳播時延的方差。

步驟4具體過程如下：