基于陆基GNSS的电离层时间序列预报研究

为讨论不同时间序列模型对电离层垂直总电子含量（VTEC）的预报效果,在平静电离层条件下,采用载波相位平滑伪距法解算单站上空的电离层VTEC值,分别利用自回归积分滑动平均模型（ARIMA）与Holt-Winters指数平滑模型进行逐站建模,通过时长为9 d的样本序列实现3 d预报,并对预报值进行系统评估.结果表明,时间序列模型能够较好地反映预报期内的电离层VTEC变化情况,均方根误差均值不超5 TECU.此外,Holt-Winters乘法模型的预报值偏差最大,加法模型次之,ARIMA模型在11个测站的相对精度都高于Holt-Winters指数平滑模型,且其均方根误差峰值最小,具有最高的预报精度.     

活跃期区域电离层总电子短期预报及适用性分析

太阳活跃期受太阳风高能粒子影响易发生磁暴，使得电离层总电子含量异常扰动，其非平稳性与非线性特征较平静期明显增强。分别利用2011年区域内多个测站的实测数据与IGS（International GNSS Service）发布的全球电离层模型（global ionosphere model，GIM）进行逐点建模，选取db4小波基对样本序列进行分解后，采用时间序列模型对各分量进行预报并重构，实现对ARIMA（auto regressive integrated moving average）模型的改进。通过分析ARIMA模型与改进模型预报值的残差比例和实验区域内均方根误差的分布情况，来评定改进模型的预报精度与适用性。结果表明，改进模型的残差与实验区域内的均方根误差较ARIMA模型总体减小，且该模型对区域内均方根误差峰值能起到较大的削弱作用。     

纬度因素对季节性时序TEC短期预报模型的影响分析

通过测试选取合适的时间序列长度，分析地磁指数，排除磁暴与地磁活动的影响，针对电离层TEC值的周期性变化及其随纬度的不均匀分布规律，采用季节性时间序列模型SARIMA和指数平滑模型Holt-Winters，利用IGS中心提供的TEC格网数据，对北半球不同纬度的48个区域进行预报，并通过定义日均相对精度和均方根误差来评定预报精度。结果表明，3种模型均能较好地反映电离层TEC值的周期性变化，但均方根误差随纬度的降低总体呈现增长趋势，且在北纬25°与55°表现为极大值，在北纬45°表现为极小值。