电离层TEC(Total Electron Content)扰动与多种扰动源相关联.2009年6至7月期间存在地震和日全食的扰动源.利用广州地区GPS监测网在2009年6至7月连续监测到的TEC数据,通过采用前15天数据的滑动窗口对数据进行处理,从时间序列和空间分布...电离层TEC(Total Electron Content)扰动与多种扰动源相关联.2009年6至7月期间存在地震和日全食的扰动源.利用广州地区GPS监测网在2009年6至7月连续监测到的TEC数据,通过采用前15天数据的滑动窗口对数据进行处理,从时间序列和空间分布两方面分析了华南地区电离层TEC扰动特征.结果显示,2009年6至7月华南地区电离层TEC扰动和该时期发生的地震以及日全食事件可能有关联;2009年7月多个地震发生引起的电离层扰动特征为,震前出现的是正异常,发震当天或震后有可能是正异常,也有可能是负异常;7月22日日全食当天TEC扰动为正异常,推测该正异常是地磁活动、地震活动及日全食综合效应的结果.展开更多
基于球谐函数,实现区域电离层建模,并对区域差分码偏差(differential code bias,DCB)与总电子含量(total electron content,TEC)进行解算。对于格网处垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)出现的异常值,提出一种序列...基于球谐函数,实现区域电离层建模,并对区域差分码偏差(differential code bias,DCB)与总电子含量(total electron content,TEC)进行解算。对于格网处垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)出现的异常值,提出一种序列无约束最小化技术(sequential unconstrained minimization technique,SUMT)修正法进行修正,利用国际全球导航卫星系统服务(International GNSS Service,IGS)网络的6个测站双频观测数据,建立了电离层VTEC区域模型,并估算了31天的卫星频间DCB,将估算值与电离层分析中心中国科学院(Chinese Academy of Sciences,CAS)发布的产品进行对比分析,结果显示:所有的卫星差值都在0.42 ns以内,其中87.5%的卫星差值在0.4 ns以内,78.1%的卫星差值在0.2 ns以内,频间DCB的平均偏差基本小于0.4 ns。此外,估算的全球定位系统(global positioning system,GPS)卫星DCB序列的标准差(standard deviation,STD)值小于0.1 ns。建立了经纬度范围为5°E~25°E、40°N~60°N的电离层区域模型,将VTEC建模结果与CAS发布的全球电离层地图(global ionospheric map,GIM)产品做差比较,结果显示整体时间点的差值均处于4 TECU以内,且超过90%的区域差值在2 TECU以内,表明估算的结果与CAS产品具有良好的一致性。展开更多
The observations of Global Positioning System(GPS) scintillation,Total Electron Content(TEC)depletion,the periodic structure of TEC and Rate of TEC Index(ROTI) over south China were presented.Data were collected from ...The observations of Global Positioning System(GPS) scintillation,Total Electron Content(TEC)depletion,the periodic structure of TEC and Rate of TEC Index(ROTI) over south China were presented.Data were collected from GPS observations at stations of Shenzhen and Guangzhou from 2011 to 2012.This study reported that the ratio of simultaneous occurrences of TEC depletions with strong scintillations was higher than that of TEC depletions with weak scintillations in vernal and autumnal equinoxes of 2011 over South China.The number of the periodic structures of TEC with depletion contained was greater than that with no depletion contained corresponding to strong scintillations.The structure of the slab of plasma irregularities could be responsible for the simultaneous occurrences of TEC depletion with strong scintillations and ROTI.Before and during the occurrences of strong scintillation,there was Large-Scale Wave Structure(LSWS) which provided the seed ionization perturbation to trigger ESF irregularities and contributed to the periodic structure of TEC.展开更多
电离层总电子含量TEC的监测与预报是近地空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义。使用基于Transformer(变形金刚)的iInformer(告密者)模型,提出中国区域电离层TEC短期预报新方法,且分别对磁静期与磁暴期电离层进行...电离层总电子含量TEC的监测与预报是近地空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义。使用基于Transformer(变形金刚)的iInformer(告密者)模型,提出中国区域电离层TEC短期预报新方法,且分别对磁静期与磁暴期电离层进行预测。为了分析短期电离层新模型预测效果,选取神经网络模型、线性模型、长短时记忆模型进行对比。结果表明,磁静期选定区域内iInformer模型有效适用于短期预测任务且预测精度明显优于其他对比模型,均方根误差在3个区域均低于1.45 TECU(total electron content units,总电子含量单位)。iInformer模型在应对不同数据量时,均能保持稳定的预测性能。特别是在数据集数量相对有限(少于2个月)的情况下,iInformer模型的预报精度显著优于其他模型。相较于单一数据源,多数据源下的iInformer模型预测精度有显著提升,提升幅度在2%~7.4%。展开更多
电离层总电子含量(total electron content,TEC)是无线电波传播和航天活动中的关键参数,建立高精度的电离层TEC预测模型具有重要意义。本文利用国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)欧洲定轨中心(Center for Orbit Determinati...电离层总电子含量(total electron content,TEC)是无线电波传播和航天活动中的关键参数,建立高精度的电离层TEC预测模型具有重要意义。本文利用国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)提供的TEC数据,提出了一种结合时空Transformer(spatio-temporal transformer,STT)与时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)并引入时空注意力机制的组合预测模型TCN-STT,来对TEC进行预测。本研究基于中国及周边地区2000年至2023年共8766天的TEC数据,采用滑动窗口方法构建了8764个样本。所有样本依据Kp地磁指数(Kp<4,4≤Kp<7,Kp≥7)分为三类并进行随机抽样,确保在训练集、验证集和测试集中不同地磁活动强度的样本分布相对均匀,并最终按照8∶1∶1的比例进行划分。实验结果表明:在地磁平静期(Kp<4),样本的均方根误差(root mean square error,RMSE)均值为2.62 TECU,平均相对精度均值为90.48%;在地磁活跃期(4≤Kp<7),样本的RMSE均值增至3.94 TECU,平均相对精度均值下降至87.74%;而在地磁强扰期(Kp≥7),样本的RMSE均值进一步达到8.95 TECU,平均相对精度均值降低至81.28%。总体来看,模型在测试集全部样本上的RMSE均值为2.68 TECU,平均相对精度为90.36%。此外,模型在测试集全部样本上的预测值与真实值的相关系数为0.9866,决定系数(R2)为0.9734,充分表明模型具有优秀且稳定的预测性能。展开更多
基于时间序列方法能够对短时间的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)进行较好预测,但由于电离层TEC受各种因素影响,直接使用原始TEC序列数据会受到各种噪声的干扰,影响其预测精度。本文利用小波方法的良好去噪效果,提出一种...基于时间序列方法能够对短时间的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)进行较好预测,但由于电离层TEC受各种因素影响,直接使用原始TEC序列数据会受到各种噪声的干扰,影响其预测精度。本文利用小波方法的良好去噪效果,提出一种基于小波去噪和时间序列分析的电离层TEC组合模型预测方法,采用欧洲定轨中心(CODE)发布的2021年数据对其进行分析。结果表明,对于高、中低纬度,使用组合模型的预测精度分别为96.14%、92.34%和85.09%。与传统的时间序列方法预测的结果相比,在高、中纬度的精度都有所提高,而低纬度精度相当,实验结果可验证本方法的有效性。展开更多
文摘电离层TEC(Total Electron Content)扰动与多种扰动源相关联.2009年6至7月期间存在地震和日全食的扰动源.利用广州地区GPS监测网在2009年6至7月连续监测到的TEC数据,通过采用前15天数据的滑动窗口对数据进行处理,从时间序列和空间分布两方面分析了华南地区电离层TEC扰动特征.结果显示,2009年6至7月华南地区电离层TEC扰动和该时期发生的地震以及日全食事件可能有关联;2009年7月多个地震发生引起的电离层扰动特征为,震前出现的是正异常,发震当天或震后有可能是正异常,也有可能是负异常;7月22日日全食当天TEC扰动为正异常,推测该正异常是地磁活动、地震活动及日全食综合效应的结果.
基金Supported by the National Natural Science Young Foundation of China(41704168)。
文摘The observations of Global Positioning System(GPS) scintillation,Total Electron Content(TEC)depletion,the periodic structure of TEC and Rate of TEC Index(ROTI) over south China were presented.Data were collected from GPS observations at stations of Shenzhen and Guangzhou from 2011 to 2012.This study reported that the ratio of simultaneous occurrences of TEC depletions with strong scintillations was higher than that of TEC depletions with weak scintillations in vernal and autumnal equinoxes of 2011 over South China.The number of the periodic structures of TEC with depletion contained was greater than that with no depletion contained corresponding to strong scintillations.The structure of the slab of plasma irregularities could be responsible for the simultaneous occurrences of TEC depletion with strong scintillations and ROTI.Before and during the occurrences of strong scintillation,there was Large-Scale Wave Structure(LSWS) which provided the seed ionization perturbation to trigger ESF irregularities and contributed to the periodic structure of TEC.
文摘电离层总电子含量TEC的监测与预报是近地空间环境研究的重要内容,对卫星通讯和导航定位等有重要意义。使用基于Transformer(变形金刚)的iInformer(告密者)模型,提出中国区域电离层TEC短期预报新方法,且分别对磁静期与磁暴期电离层进行预测。为了分析短期电离层新模型预测效果,选取神经网络模型、线性模型、长短时记忆模型进行对比。结果表明,磁静期选定区域内iInformer模型有效适用于短期预测任务且预测精度明显优于其他对比模型,均方根误差在3个区域均低于1.45 TECU(total electron content units,总电子含量单位)。iInformer模型在应对不同数据量时,均能保持稳定的预测性能。特别是在数据集数量相对有限(少于2个月)的情况下,iInformer模型的预报精度显著优于其他模型。相较于单一数据源,多数据源下的iInformer模型预测精度有显著提升,提升幅度在2%~7.4%。
文摘电离层总电子含量(total electron content,TEC)是无线电波传播和航天活动中的关键参数,建立高精度的电离层TEC预测模型具有重要意义。本文利用国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)提供的TEC数据,提出了一种结合时空Transformer(spatio-temporal transformer,STT)与时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)并引入时空注意力机制的组合预测模型TCN-STT,来对TEC进行预测。本研究基于中国及周边地区2000年至2023年共8766天的TEC数据,采用滑动窗口方法构建了8764个样本。所有样本依据Kp地磁指数(Kp<4,4≤Kp<7,Kp≥7)分为三类并进行随机抽样,确保在训练集、验证集和测试集中不同地磁活动强度的样本分布相对均匀,并最终按照8∶1∶1的比例进行划分。实验结果表明:在地磁平静期(Kp<4),样本的均方根误差(root mean square error,RMSE)均值为2.62 TECU,平均相对精度均值为90.48%;在地磁活跃期(4≤Kp<7),样本的RMSE均值增至3.94 TECU,平均相对精度均值下降至87.74%;而在地磁强扰期(Kp≥7),样本的RMSE均值进一步达到8.95 TECU,平均相对精度均值降低至81.28%。总体来看,模型在测试集全部样本上的RMSE均值为2.68 TECU,平均相对精度为90.36%。此外,模型在测试集全部样本上的预测值与真实值的相关系数为0.9866,决定系数(R2)为0.9734,充分表明模型具有优秀且稳定的预测性能。
文摘基于时间序列方法能够对短时间的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)进行较好预测,但由于电离层TEC受各种因素影响,直接使用原始TEC序列数据会受到各种噪声的干扰,影响其预测精度。本文利用小波方法的良好去噪效果,提出一种基于小波去噪和时间序列分析的电离层TEC组合模型预测方法,采用欧洲定轨中心(CODE)发布的2021年数据对其进行分析。结果表明,对于高、中低纬度,使用组合模型的预测精度分别为96.14%、92.34%和85.09%。与传统的时间序列方法预测的结果相比,在高、中纬度的精度都有所提高,而低纬度精度相当,实验结果可验证本方法的有效性。
