【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及衛(wèi)星定位導(dǎo)航增強，具體涉及一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法。
技術(shù)介紹
1、電離層是近地空間的一個重要組成部分，對電離層的研究可以促進人們認識日地空間系統(tǒng)，進而更好地為人類的空間活動服務(wù)，研究電離層的物理特性具有重要意義，提高電離層反演精度的要求越來越高，獲得高精度的全球電離層vtec也變得尤為重要。在實際應(yīng)用中，雙頻接收機用戶可利用雙頻改正消除電離層主要誤差，但對單頻接收機用戶而言，高精度的電離層模型對電離層誤差改正極為重要。
2、目前各個國際gnss服務(wù)組織(international?gnss?service，igs)電離層分析中心的全球電離層tec產(chǎn)品仍然只采用地基gnss觀測數(shù)據(jù)，由于用于建立全球電離層模型的球諧函數(shù)數(shù)學(xué)上要求全球分布的gnss觀測站要均勻才能獲得理想的效果，但gnss跟蹤站在全球分布并不均勻，尤其在廣闊的海洋地區(qū)存在跟蹤站空白的現(xiàn)象，導(dǎo)致其在海洋區(qū)域模型精度較低。因此，研究學(xué)者們將電離層經(jīng)驗?zāi)Ｐ?iri模型、nequick模型、klobuchar模型等)用作虛擬觀測值來填補觀測空白區(qū)域，用模型計算的vtec值作為虛擬觀測值對赤道周邊或南半球等空白區(qū)域進行約束，可以改善gnss跟蹤站分布不均的問題，但受限于經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷木龋淙诤系哪Ｐ吞岣呔扔邢蓿槍@個問題研究者也采用了一系列算法進行平滑和約束，如卡爾曼濾波、序貫最小二乘、以及分段線性等，但全球vtec精度仍有待提高。另一方面，學(xué)者們將多源數(shù)據(jù)和地基gnss觀測數(shù)據(jù)融合(海洋測高衛(wèi)星、doris、cosm
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，旨在解決現(xiàn)有以電離層經(jīng)驗?zāi)Ｐ蜑楸尘澳Ｐ徒Y(jié)合地基gnss數(shù)據(jù)反演的全球電離層tec相融合精度有限的問題，對不同衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行精確定權(quán)，提高全球電離層格網(wǎng)數(shù)據(jù)的精度。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，包括下列步驟：
3、步驟1：對多源多系統(tǒng)gnss觀測數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，通過觀測數(shù)據(jù)反演出各系統(tǒng)斜電離層延遲及通過星歷數(shù)據(jù)計算各系統(tǒng)電離層穿刺點坐標(biāo)，利用投影函數(shù)投影至電離層穿刺點垂直方向，得到電離層vtec；
4、步驟2：將國際參考電離層iri-2016模型作為背景模型，利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將iri-2016模型和地基反演獲得的電離層vtec進行數(shù)據(jù)融合來得到δvtec；
5、步驟3：通過克里金插值法獲得待求處的δvtec，并以待求處iri-2016模型為背景模型獲得待求處的vtec，結(jié)合地基反演的vtec可得到高精度vtec；
6、步驟4：通過海洋測高衛(wèi)星ku和c波段雙頻數(shù)據(jù)反演出海洋衛(wèi)星軌跡點的vtec數(shù)據(jù)及通過doris雙頻觀測數(shù)據(jù)反演出絕對vtec數(shù)據(jù)和cosmic掩星系統(tǒng)獲取vtec數(shù)據(jù)；
7、步驟5：利用球諧函數(shù)結(jié)合其他得到的vtec數(shù)據(jù)建立全球電離層估計觀測方程及結(jié)合觀測方程構(gòu)建法方程；
8、步驟6：通過赫爾默特方差分量估計法估計不同源不同系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)的權(quán)重，及求解模型待估參數(shù)，進而獲得全球電離層vtec格網(wǎng)數(shù)據(jù)。
9、可選的，步驟1的執(zhí)行過程，包括下列步驟：
10、步驟1.1：地基多系統(tǒng)gnss觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理，采用mw組合法和電離層殘差法相結(jié)合的方式對觀測數(shù)據(jù)進行周跳探測和修復(fù)；設(shè)定采樣率為30s，截止仰角為20°；
11、步驟1.2：海洋測高衛(wèi)星jason-2/3數(shù)據(jù)預(yù)處理，通過gdr產(chǎn)品文件獲得jason-2/3衛(wèi)星測高計的電離層校正數(shù)據(jù)，在進行tec獲取，之后去除海洋和冰面上的數(shù)據(jù)，然后進行一次25s的窗口平滑；
12、步驟1.3：doris系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理與地基多系統(tǒng)gnss觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理方式相同；
13、步驟1.4：獲取地基雙頻偽距和載波相位觀測數(shù)據(jù)，不考慮多路徑效應(yīng)和觀測噪聲的影響，將兩個頻率上的偽距觀測值和載波相位觀測值作差，形成無幾何距離組合的觀測值，采用載波相位平滑偽距算法引入平滑量解算高精度stec；
14、步驟1.5：選取電離層單層模型高度為450km，投影函數(shù)選擇常用的slm投影函數(shù)，投影得到電離層vtec。
15、可選的，步驟2的執(zhí)行過程，具體為bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過將iri模型提供的vtec值和地基反演測量得到的vtec值作為前向傳遞信號來生成預(yù)測的δvtec，然后計算預(yù)測誤差，再通過誤差的反向傳播調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，從而使預(yù)測結(jié)果更接近期望輸出的δvtec。
16、可選的，在步驟3中通過克里金插值法先對變量的取值進行最優(yōu)和無偏估計來確定權(quán)值，然后求解待求處的電子含量差值。
17、可選的，步驟4中海洋測高衛(wèi)星所采用的數(shù)據(jù)是jason-2和jason-3海洋測高衛(wèi)星數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)獲取方法是從cnse的gdr產(chǎn)品中獲得。
18、可選的，步驟4中doris數(shù)據(jù)獲取方式包括下列步驟：
19、步驟4.1：通過地基gnss觀測數(shù)據(jù)反演出doris電離層穿刺點所在的gim?vtec；
20、步驟4.2：將gim?vtec通過slm投影函數(shù)投影至信號傳播路徑得到gim?stec，然后計算每個doris觀測弧段中g(shù)im?stec與相對doris?stec差值的平均值；
21、步驟4.3：將此平均值與doris?stec值相加可得到絕對doris?stec，最后再將doris?stec通過采用slm投影函數(shù)投影得到doris?vtec；
22、步驟4.4：利用cosmic掩星數(shù)據(jù)獲取vtec，其中vtec數(shù)據(jù)來源從美國大學(xué)大氣研究聯(lián)盟ucar所提供的ionprf產(chǎn)品中提取獲得。
23、可選的，步驟5中的觀測方程建立過程，具體為對于不同源觀測數(shù)據(jù)采用法方程疊加的方式形成法方程，各類觀測數(shù)據(jù)的方差，根據(jù)赫爾默特方差分量估計計算得到。
24、可選的，步驟6中采用赫爾默特方差分量估計法確定不同源不同系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)的權(quán)重的過程，包括下列步驟：
25、步驟6.1：確定gnss數(shù)據(jù)、doris數(shù)據(jù)、jason-2/3數(shù)據(jù)及cosmic數(shù)據(jù)的先驗方差為
26、步驟6.2：進行第一次平差，求得各類觀測數(shù)據(jù)對應(yīng)的pivi；
27、步驟6.3：采用方差分量估計的簡化公式計算各類觀測值的驗后單位權(quán)方差：
28、
29、步驟6.4：依據(jù)驗后單位權(quán)方差確定不同源觀測數(shù)據(jù)的驗后方差
30、步驟6.5：循環(huán)進行平差本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，包括下列步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
3.如權(quán)利要求2所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
4.如權(quán)利要求3所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
5.如權(quán)利要求4所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
6.如權(quán)利要求5所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
7.如權(quán)利要求6所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
8.如權(quán)利要求7所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，包括下列步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
3.如權(quán)利要求2所述的基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
4.如權(quán)利要求3所述的基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多源數(shù)據(jù)的全球電離層反演方法，其特征在于，
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：紀(jì)元法，陳清燕，孫希延，賈茜子，付文濤，梁維彬，白楊，鄒玉華，梁文斌，劉欣怡，趙松克，
申請(專利權(quán))人：桂林電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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