基于灰色组合模型的电离层电子含量预报

为了提高电离层VTEC预报的精度,该文采用GM(2,1)模型对电离层VTEC序列进行周期性趋势项提取,对其残差序列建立时间序列模型,形成灰色时序组合模型,进行电离层VTEC预报。实例计算结果表明,基于灰色时序组合模型的电离层VTEC预报精度较高,稳定性较好,且随着预报天数的增加,该模型的预报精度有所降低;高纬度地区的电离层VTEC预报精度最高、最为稳定,中纬度地区次之,而低纬度地区的预报精度最低、稳定性最差。     

基于CEEMD的电离层TEC组合预报模型

针对单一电离层总电子含量(TEC)预报模型存在的缺陷，如受外界因素干扰较大、预报精度随预报时间的增加明显降低等，本文提出一种基于补充集合经验模态分解(CEEMD)电离层TEC组合预报模型。该模型实现电离层TEC预报的关键途径为：首先，利用CEEMD对TEC原始序列进行自适应分解，得到具有不同频率的分量并依据分量复杂度分析结果进行重构；其次，使用广义回归神经网络(GRNN)模型对高频分量进行建模与预报，使用Holt-Winters模型对低频分量进行建模与预报；最后，重构高频分量预报结果与低频分量预报结果得到电离层TEC预报值。根据太阳活动选取两段不同年积日、不同纬度电离层TEC序列进行实验，结果表明本文提出组合预报模型较单一的Holt-Winters模型、GRNN模型预报精度更高，在太阳活动平静期预报结果的平均相对精度为92.83%,在太阳活动剧烈期预报结果的平均相对精度为84.35%,对于长时间TEC预报也具有较好的效果，稳定性高。     

全球电离层时空变化特性分析

采用谱分析和小波分解的方法对全球电离层VTEC量的时空变化特性进行了分析。使用IGS中心发布的全球电离层网格图数据,分别从高中低纬度全年变化特性、南北半球全年变化特性、全球范围内随经纬度的变化特性对电离层VTEC进行了分析。结果表明,高中低纬度地区VTEC量具有周日和半周年变化现象,在二分点处存在峰值,南半球电离层较北半球电离层活跃,经度变化对VTEC值的影响较纬度变化大,总体上,太阳辐射是电离层活动的主要影响因素。     

GEO卫星区域电离层监测分析

由于GEO卫星的静地特性,由双频观测数据获取的穿刺点垂直总电子含量(VTEC)可以充分反映电离层的时域变化,而根据地面监测站的分布,可以进一步获取VTEC的空域变化.分析根据区域卫星导航系统观测数据计算VTEC的精度,理论分析表明VTEC精度优于2 TECU.根据实测数据计算分析我国高、中、低纬度不同穿刺点电离层平时、磁暴期间的周日变化特性和2011年全年变化特性,并与IGS全球电离层图(GIM)的穿刺点插值结果进行分析比较.结果表明,两者在电离层周日和全年变化趋势上具有很好的一致性,但磁暴期间我国低纬度地区GIM误差的峰值可达29TECU,2011年全年评估结果GIM误差标准差为2～8 TECU.根据2011年的观测结果,电离层VTEC呈现出明显的半年异常现象.区域卫星导航系统为我国的电离层监测尤其是空间天气期间的电离层监测提供了新的支持.     

太阳活动高峰年山东区域电离层时空变化研究

2012年为太阳活动高峰年份,为了研究太阳活动高年区域电离层的变化特征,该文选取了山东区域内的SDCORS站点,构建了山东区域垂直电子含量(VTEC)球谐格网模型,对该年山东区域电离层时空变化规律进行分析。实验研究表明,在空间变化上山东区域电离层表现出较强的纬度相关性,出现了明显的分层现象。同时给出了山东电离层在时间上呈现出的时段变化、日变化、月变化、季节变化,发现VTEC受太阳活动影响较大,除了存在明显的单峰和双峰结构外,该年还发生了半年度异常现象。     

利用BP神经网络改进电离层短期预报模型

电离层总电子含量TEC(Total Electron Content)是电离层的一个重要特征参数。对TEC的预报也已经成为电离层研究的一个热点。根据JS CORS中心提供的GPS观测数据,建立了区域实时多站多项式模型;并分别以模型计算得到的南京地区的电离层电子含量数据和苏州地区的电离层电子含量数据为样本,采用时间序列和BP神经网络融合模型进行了预报。结果表明,采用融合模型在短期预报中能够取得较好的效果,精度比时间序列模型提高20%左右。     

全球电离层TEC的轮胎调和分析与预报

将轮胎调和分析引入电离层TEC的模型化过程中,建立了基于轮胎调和分析的电离层TEC球谐系数模型,并对该模型进行详细的验证和分析。结果表明,本文模型计算精度高,系数截断为15阶时,恢复误差全年统计不超过4%,且除南、北极区外球谐模型具有很好的适用性。然后对该模型系数的时间序列特性进行了函数估计：引入逐级余差建模方法,使用趋势函数、功率谱分析、ARMA模型对球谐系数的时间序列进行分析,找出了模型系数时间序列变化的规律,构建了预报模型,实现了基于模型系数的预报,并对预报系数的精度变化问题和系数本身短期预报的数据积累时间进行分析,最终通过TEC的预报,验证了模型的精度。     

利用单基站GPS数据建立电离层VTEC模型

介绍几种常用的电离层VTEC模型.通过利用哈尔滨市CORS观测网络的单基站GPS双频观测数据建立多种电离层VTEC 模型,并对建模成果进行分析与研究.结果表明,模型选择和GPS卫星空间分布对建模有较大影响.     

不同活跃状态下香港区域电离层建模分析

针对如何选取合适的区域电离层模型阶数的问题，该文研究了不同活跃状态下香港区域电离层模型的精度，提供了电离层平静期、活跃期、异常期区域电离层球谐函数建模的最佳阶数。利用低纬度香港CORS网数据，建立区域电离层模型，通过对比欧洲定轨中心(CODE)电离层产品验证了区域电离层模型最佳阶数的建模精度。在约110 km区域范围内，研究结果表明：(1)电离层平静期，1～5阶球谐模型垂直电子总含量(VTEC)建模效果相当，相对于CODE产品VTEC偏差的均值为2.286～3.300 TECU;(2)电离层活跃期和异常期，2阶模型VTEC建模精度最高，相对于CODE产品VTEC偏差的均值分别为4.121、4.546 TECU;(3)随着球谐模型阶数增加，2阶以上球谐模型电离层拟合精度无显著提升；(4)随着电离层活跃更加剧烈，球谐模型拟合残差逐渐增大，拟合效果和建模精度出现下降。     

基于RBF神经网络的改进模型在电离层TEC预报中的应用

为了提高电离层TEC值的预报精度,建立更高精度的电离层TEC预报模型,本文在RBF神经网络模型的基础上引入奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis, SSA)方法,构建新的电离层TEC预报模型。该组合模型首先通过SSA提取原始序列中的特征分量,避免噪声分量对预报结果的影响,其次将去噪后特征分量作为RBF神经网络模型的输入值。使用IGS中心提供的TEC数据序列进行模型验证,结果表明,无论是对平静期电离层TEC预报还是磁暴期电离层TEC预报,相比于单一的RBF神经网络模型预报结果,本文提出的SSA-RBF神经网络模型的预报结果均更优,其中平静期预报残差在2 TECU以内,磁暴期预报残差在3—4 TECU以内,验证了本文提出组合模型的优越性。     

基于GPS数据的震前电离层异常分析

首先利用日本及周边区域IGS站提供的GPS观测数据,计算得到了测站上空垂直总电子含量VTEC的时间序列.采用滑动平均法与非滑动平均法两种统计学方法针对日本境内某震例进行了震前VTEC值异常分析,数值结果表明地震震前出现了电离层异常现象.此外,为了探讨异常情况与地震的相关性,进一步分析了电离层异常的全球空间分布.最后,通过对比两种异常检验方法的分析结果可知,两种方法分析结果的总体趋势一致,验证了本文结果的可靠性.     

电离层TEC的预测模型

电离层总电子含量（TEC）的精确预报对提高GNSS导航精度,保障无线电空间远程通讯具有重要作用。分析了IGS发布的电离层格网点总电子含量（TEC）的时间序列特点,基于时间序列分析理论,以AR模型对格网点TEC随机时间序列平稳化后建模和预报。实例分析表明,研究的预报技术和方法是可行的。     

基于JSCORS的区域电离层时空特征分析

本文利用JSCORS中心提供的连续两天的GPS观测数据,以及现有的提取垂直电离层延迟改正VTEC的软件,采用格网技术和常规单层VTEC模型,内插计算出区域格网的时空数据,对所得数据进行处理分析,得出了江苏南京附近大气层中电离层较为明显的特征。文章总结了该区域电离层的时空变化特征,为后续研究电离层更加细化的特征及其在各方面的应用等提供了依据。     

中国区域VTEC模型Kriging算法研究

为了对区域电离层延迟进行实时模型化,利用中国区域GPS实测资料,基于球冠谐函数模型、低阶球谐函数模型、多项式模型和Kriging内插方法,构建了电离层延迟模型。重点讨论了电离层垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)的空间变异性、相关性的统计计算和Kriging内插估计方法,实现了中国区域VTEC格网实时建模。验证结果表明,高纬度地区VTEC拟合精度优于低纬度地区,Kriging内插估计和多项式模型结果的拟合内符合精度明显优于球冠谐函数模型和低阶球谐函数模型。但多项式拟合的格网,其方差则存在明显的边际效应,拟合区域中央精度较高,区域边缘地带精度明显下降;Kriging算法估计的格网点VTEC方差更符合实际情况,穿刺点多的地方,格网点精度较高。     

广西及周边地区电离层时空特性分析

针对电离层延迟对导航定位精度的影响,该文利用IGS提供的2012—2015年的电离层VTEC数据,基于时序分析、快速傅里叶分析和线性回归分析方法,研究了广西及周边地区电离层的时空变化,结合相应的太阳、地磁活动数据分析太阳活动、地磁活动与电离层的相关性。结果显示:广西及周边地区电离层VTEC值在纬向上随纬度升高而降低,在经向上几乎不变;探测得到VTEC具有365.7天的年周期和182.9天的半年周期;无论在太阳活动高、低年,VTEC春季达最大值,2014年和2015年出现冬季异常现象;VTEC变化与太阳长期活动存在较好相关性,相关系数在0.57左右;VTEC在地磁活动高发期时与Dst有较好的相关性,相关系数达0.52。     

广西及周边地区电离层时空特性分析北大核心CSCD

针对电离层延迟对导航定位精度的影响,该文利用IGS提供的2012—2015年的电离层VTEC数据,基于时序分析、快速傅里叶分析和线性回归分析方法,研究了广西及周边地区电离层的时空变化,结合相应的太阳、地磁活动数据分析太阳活动、地磁活动与电离层的相关性。结果显示:广西及周边地区电离层VTEC值在纬向上随纬度升高而降低,在经向上几乎不变;探测得到VTEC具有365.7天的年周期和182.9天的半年周期;无论在太阳活动高、低年,VTEC春季达最大值,2014年和2015年出现冬季异常现象;VTEC变化与太阳长期活动存在较好相关性,相关系数在0.57左右;VTEC在地磁活动高发期时与Dst有较好的相关性,相关系数达0.52。     

利用EMD方法改进电离层TEC预报模型

针对总电子含量(TEC)非线性、非平稳特性,将经验模态分解(EMD)方法引入此领域的数据处理中,利用EMD分解后的数据进行时间序列分析预报。采用IGS提供的2010年电离层TEC数据进行实验,结果表明,利用此方法预报5d内TEC的平均相对精度为92.25%,而采用单一时间序列分析预报的平均相对精度为89%。     

自回归移动平均模型的电离层总电子含量短期预报

摘 要：本文在充分考虑乘积性季节模型的情况下,利用差分法对电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）样本序列进行平稳化处理后,采用时间序列分析中的求和自回归移动平均模型（简称ARIMA,Autoregressive Integrated Moving Average)对TEC值序列进行预报分析。以欧洲定轨道中心（CODE）提供的2008-2012年电离层TEC值为样本数据,分析了该方法在电离层平静期、活跃期预报高、中、低不同纬度电离层TEC值的精度以及TEC样本数据的长短对预报精度的影响等。实验结果表明：在电离层平静期和活跃期预报6天的平均相对精度可达83.3%和86.6%;而平均预报残差分别为0.18±1.9TECU和0.69±2.6TECU,其中预报残差小于3TECU分别达到90%和81%以上;而且两个时期都具有纬度越高相对精度越低而绝对精度越高的规律。此外,预报精度会随TEC样本序列长度增加而提高,但40天左右为其最佳样本长度,如超过此长度,其精度会逐渐降低;而相同样本数据的预报精度会随预报长度的增加而减小,初期并不明显,但超过30天其相对精度将随时间明显降低。     

全球电离层实时建模方法研究EI北大核心CSCD

电离层总电子含量(TEC)是描述电离层变化特性的关键参量,构建实时电离层TEC模型可为实时导航定位用户提供电离层延迟改正,加快精密单点定位收敛速度,实现对空间天气的精准监测。基于此,论文以构建实时电离层TEC模型为目标,从融合多源电离层数据构建电离层TEC模型和高精度电离层TEC预报模型的构建展开研究,主要研究内容及贡献如下:(1)使用不同方法评估了2002年001天-2018年365天IRI-2016模型、NeQuick2模型与IGS提供的电离层最终产品(IGSG)的精度。     

利用时间序列分析预报电离层TEC

以IGS发布的电离层总电子含量(total electron content,TEC)数据为样本,利用时间序列分析进行预报。将TEC时间序列分解为趋势项、周期项和随机项的组合,并利用相关系数和偏相关系数确定模型阶数。对IGS提供的2008年TEC数据进行预报分析,结果表明,采用时间序列分析能达到较高精度,预报7 d时的平均相对精度为87.75%,预报精度大于60%的预报值占所有预报值的95%以上,预报精度大于85%的预报值占所有预报值的72.6%,95.3%的预报残差小于±3 TECU。