采用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)空基COSMIC和地基垂測(cè)站數(shù)據(jù)建立了全球電離層峰值電子密度模型,模型均方根誤差達(dá)到1.3×10⁵ el/cm³。在春夏秋冬4個(gè)季節(jié)內(nèi),人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN模型預(yù)測(cè)精度比IRI模型分別提高了25.7%、19.7%、33.3%和21.8%。另外,ANN模型不僅能夠有效地模擬全球電離層時(shí)空變化特征,也能夠成功地模擬電離層的諸多區(qū)域物理變化特性,如赤道電離異常、威德爾海異常、中緯度夜間異常和冬季異常。ANN模型可以為改正單頻接收機(jī)的電離層延遲發(fā)揮一定的作用。 

【文章來(lái)源】：測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,37(01)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

全球電離層NmF2模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

此外,還采用俄羅斯科學(xué)院普什科夫地磁、電離層和無(wú)線電波傳播研究所(IZMIRAN)提供的全球電離層地圖作為參考值。圖6 ANN與IRI模型在正午時(shí)刻的全球NmF2地圖對(duì)比(黑色線為磁赤道)

這里采用了空基COSMIC掩星系統(tǒng)和地基垂測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)參與建模,如圖1所示。圖1(a)表征了2007—2016年的太陽(yáng)活動(dòng)變化,太陽(yáng)活動(dòng)在2007—2011年平靜,平均F10.7指數(shù)低于100 SFU;從2011開始,太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度急劇增強(qiáng),平均F10.7指數(shù)達(dá)到150 SFU,F10.7時(shí)間序列由戈達(dá)德飛行控制中心提供(https://omniweb.gsfc.nasa.gov/form/dx1.html)。圖1(b)和圖1(c)分別表示COSMIC掩星剖線和地基垂測(cè)站數(shù)據(jù)在2007—2016年間的分布。其中COSMIC掩星剖線可從美國(guó)大氣研究中心獲得(https://cdaac-www.cosmic.ucar.edu/);垂測(cè)站時(shí)間序列可從數(shù)字電離層數(shù)據(jù)中心獲得(http://giro.uml.edu/didbase/scaled.php)。由于觀測(cè)系統(tǒng)受日地空間極端天氣變化、儀器故障及高低層電子漂移等影響,部分觀測(cè)數(shù)據(jù)擾動(dòng)過(guò)大,建模之前需要剔除“粗差”數(shù)據(jù)。對(duì)于COSMIC掩星剖線,采用Chapman函數(shù)模擬該剖線形狀并計(jì)算相關(guān)性因子。當(dāng)相關(guān)性因子小于0.9時(shí)認(rèn)為掩星剖線擾動(dòng)過(guò)大則剔除之,詳細(xì)的Chapman函數(shù)內(nèi)容可參見文獻(xiàn)[15]。對(duì)于垂測(cè)站,觀測(cè)數(shù)據(jù)超出均值加減1.5倍中誤差的上下邊界則被剔除。另外還需要注意的是垂測(cè)站只能測(cè)量電離層峰值頻率foF2,并不能直接測(cè)量出峰值電子密度NmF2,兩種參數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系為[16]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]近年來(lái)我國(guó)GNSS電離層延遲精確建模及修正研究進(jìn)展[J]. 袁運(yùn)斌,霍星亮,張寶成.  測(cè)繪學(xué)報(bào). 2017(10)
[2]國(guó)際GNSS服務(wù)組織全球電離層TEC格網(wǎng)精度評(píng)估與分析[J]. 李子申,王寧波,李敏,周凱,袁運(yùn)斌,袁洪.  地球物理學(xué)報(bào). 2017 (10)
[3]利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)電離層短期預(yù)報(bào)模型[J]. 陸建華,王斌,胡伍生.  測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]國(guó)際參考電離層模型的研究與探討[J]. 張靜,劉經(jīng)南,李叢.  桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[5]GNSS電離層模型改正精度評(píng)估與分析[J]. 劉帥,賈小林.  空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[6]用雙頻GPS觀測(cè)值建立小區(qū)域電離層延遲模型研究[J]. 張小紅,李征航,蔡昌盛.  武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2001(02)



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