近实时电离层层析成像技术研究

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803tanchanghua
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电离层作为地球空间环境的重要组成部分,产生的干扰会对卫星导航、定位、测控等星地链路无线电传播造成严重的影响。电离层中物理量繁杂,而电离层总电子含量TEC(Total Electron Content,TEC)是分析电离层时空分布、形态结构、延迟特性及电离层扰动的重要参数,利用卫星观测数据解算电离层TEC的方法会导致TEC数据相对滞后,采用某种电离层模式对TEC进行预测,可以实现TEC的近实时估算,这对保障无线电系统的稳定性十分重要。本文结合电离层层析算法反演重构的TEC数据,分别采用国际参考电离层IRI(International Reference Ionosphere,IRI)梯度法、长短期记忆LSTM(Long Short-Term Memory,LSTM)网络以及本文最新提出的一种基于LSTM与IRI模型的组合预测模型实现了对电离层TEC的近实时预测。主要研究内容如下:1.首先,本文简要介绍了IRI模型、BP(Back Propagation,BP)神经网络以及LSTM三种常见的电离层TEC预测模型,并对IRI2007模型在不同电离层状态下的预测性能进行了系统性的评估。其次,叙述了MIDAS(Multi Instrument Data Analysis System,MIDAS)层析算法的工作原理。最后,针对基于电离层层析TEC的近实时估计问题,分别设计了IRI梯度法、LSTM模型以及组合预测模型来实现近实时电离层层析成像。2.对本文中所使用的卫星观测数据和广播星历数据进行了简单的介绍,并基于这些数据的层析TEC,分别利用IRI梯度法、LSTM模型以及组合预测模型实现了对欧洲与亚太地区电离层TEC的近实时预测。3.对多时间、多地点的三种预测模型的预测结果进行评估,结果显示:IRI梯度法1h的预测结果最好,能在短时间内提供相对高精度的预测TEC图像,在亚太地区的预测工作中还发现,IRI梯度法的预测精度还受限于研究区域内GPS观测站的数量。单一LSTM模型可得到2d内较好的预测结果,随着预测时间的增加,LSTM模型的预测性能逐渐下降。组合预测模型在IRI梯度法与单一LSTM模型的基础上进行了优化,相对于IRI梯度法,组合预测模型预测时间更长,预测效果更为稳定;相对于单一LSTM模型,组合预测模型修正了单一LSTM模型在长时间迭代预测后出现的较多异常值问题,提高了预测精度。
其他文献
随着民航运输能力的发展和航班架次的增多,空域资源变得更加拥挤,民机导航系统向着更高精度的SINS/GNSS紧组合导航模式发展。然而以小偏差逐渐诱导GNSS接收机定位结果偏离真实位置的诱导式欺骗干扰的出现,使得可靠性高的SINS/GNSS紧组合导航系统的安全性同样面临着挑战。因此,基于SINS/GNSS紧组合导航对诱导式欺骗干扰检测技术展开研究,主要研究成果和创新点包括:第一,分析了诱导式欺骗干扰的
学位
研究背景:新型冠状病毒肺炎(Coronavirus Disease 2019,COVID-19)已经成为全球严重的公共卫生问题,迄今为止,COVID-19的发病机理及有效的治疗药物仍在被不断探索中,尽管已有大量的药物投入临床研究,但不幸的是,在重症的COVID-19病例中,疾病进展迅速,呼吸衰竭可在短时间内发生,严重者甚至可以导致死亡。因此,早期识别COVID-19的重症化危险因素十分有必要,有助
学位
背景恶性肿瘤已成为威胁我国国民生命健康的重要疾病之一。肺癌中的85%为包括腺癌、鳞癌等非小细胞肺癌,其五年生存率仅有约15%。肿瘤分化程度对于早期诊断、远处转移、预后评价乃至于靶向和免疫治疗的疗效都具有明确的临床意义。但是由于取材的限制、疾病的病程变化、部分病人无法耐受多次有创的检查方法和无法量化的病理诊断标准,存在着一些分化程度不明或难以判断分化程度的病例,亟需新的指标预示或初步判断患者的肿瘤分
学位
研究背景和目的:艾滋病相关隐球菌性脑膜炎(Acquired Immunodeficiency syndrome-Cryptococcal Meningitis,AIDS-CM)是艾滋病患者常见的严重的机会性感染。随着高效抗反转录治疗(Highly Active Antiroviral Therapy,HAART)方案在全球范围内的推广和普及,AIDS-CM的病死率明显降低,但部分患者在成功完成隐球
学位
目的:探索恩替卡韦(entecavir,ETV)及富马酸替诺福韦二吡呋酯(tenofovir disoproxil fumarate,TDF)两者在慢性乙型病毒性肝炎(chronic hepatitis B,CHB)患者中抗病毒治疗中各临床节点的完全病毒学应答(complete virological response,CVR)、病毒学突破(virological breakthrough,VBT
学位
随着我国经济的高速发展,民航在日常出行中的比重日益增加,随之而来的就是空中交通的迅速增长以及容量需求的不平衡所导致的机场拥堵问题。场面运行效率的降低会导致航空器的延误时间增加,最后所导致的问题就是航空器的不正常率增加,由此可见航空器的场面运行与分析十分重要。本文首先分析了机场场面的基本结构以及运行方式,然后针对场面运行中可能出现的冲突,基于混合整数线性规划模型建立了航班调度模型,模型以滑行时间、完
学位
研究背景及目的:自2019年底,新型冠状病毒肺炎(Coronavirus disease 2019,COVID-19)肆虐全球,造成大面积流行和人员死亡。其病原体严重急性呼吸综合征冠状病毒-2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)通过细胞表面的血管紧张素转化酶2(ACE2)受体感染II型肺泡上皮细胞后,诱导细胞分泌特
学位
附件齿轮箱(Accessory Gearbox,AGB)是A320发动机附件传动系统的重要组成部分,而齿轮作为AGB的核心部件,由于在恶劣环境下长期高速旋转工作,其故障发生率很高。精准的AGB齿轮剩余寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测可以为AGB视情维修提供操作指导,有助于合理制定维修方案。本文通过深度学习网络实现对AGB齿轮剩余寿命精准预测,主要完成了以下工作:首先,
学位
为了满足日益增高的飞机和发动机性能要求,航空发动机涡轮正在朝着拥有更高的气动性能和冷却性能等方向发展,因此在满足涡轮的冷却性能的同时,必须要考虑高性能高负荷涡轮内部主流流体与冷却气流之间的相互作用规律,以及探究如何计算由于加入冷气之后带来的新的损失的大小。本文采用数值模拟分析方法,围绕叶尖泄漏流、叶尖冷却气流、主流之间的相互作用这一核心问题,对相关内容展开系统的研究。本文首先研究了平顶结构以及凹槽
学位
金属材料的大气腐蚀行为受其服役状态的影响。目前对于大气腐蚀的研究方法均以静态暴露试验为主。这种方法虽然能反映静止不动的金属材料的实际工况,但是不能很好地验证在实际动态服役工况下的腐蚀规律。因此本文从热轧钢SPHC(Steel Plate Heat Commercial)的动静态腐蚀行为出发,通过设计动静态大气暴露试验对SPHC钢在不同环境下的腐蚀机理进行分析,采用有限元数值模拟和计算机学习算法分别
学位