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基于BP神经网络的对流层折射率预测方法研究

钱志刚 杨东升 郭晓彤 李雪

钱志刚, 杨东升, 郭晓彤, 李雪. 基于BP神经网络的对流层折射率预测方法研究[J]. 全球定位系统. doi: 10.12265/j.gnss.2024043
引用本文: 钱志刚, 杨东升, 郭晓彤, 李雪. 基于BP神经网络的对流层折射率预测方法研究[J]. 全球定位系统. doi: 10.12265/j.gnss.2024043
QIAN Zhigang, YANG Dongsheng, GUO Xiaotong, LI Xue. Research on tropospheric refractivity prediction method based on BP neural network[J]. GNSS World of China. doi: 10.12265/j.gnss.2024043
Citation: QIAN Zhigang, YANG Dongsheng, GUO Xiaotong, LI Xue. Research on tropospheric refractivity prediction method based on BP neural network[J]. GNSS World of China. doi: 10.12265/j.gnss.2024043

基于BP神经网络的对流层折射率预测方法研究

doi: 10.12265/j.gnss.2024043
基金项目: 国家自然科学基金(62031015,62031014)
详细信息
    作者简介:

    钱志刚:(1991—),男,工程师,硕士,研究方向为信号处理. E-mail:qianzg@crirp.ac.cn

    杨东升:(1980—),男,高级工程师,硕士,研究方向为电波传播. E-mail:yangds@crirp.ac.cn

    郭晓彤:(1989—),女,高级工程师,硕士,研究方向为复杂电磁环境生成. E-mail:guoxt@crirp.ac.cn

    通信作者:

    杨东升 E-mail: yangds@crirp.ac.cn

  • 中图分类号: P228.4;TN01

Research on tropospheric refractivity prediction method based on BP neural network

  • 摘要: 对于卫星导航系统,定位误差受对流层大气折射率影响,提高对流层大气折射率预测的精确性能够降低导航定位误差. 对流层大气折射率是研究对流层对电磁波传播影响的主要参数,其预测的精确性对于无线电系统有重要意义. 本文提出一种基于反向传播(back propagation,BP)的对流层折射率预测方法,将年、月、日、时刻、地表折射率、海拔高度作为网络模型的输入,输入海拔高度处的折射率作为模型的输出;类似地,通过调整输入和输出参数,还可以利用BP神经网络预测近地面1 km折射率梯度. 在此基础上,利用香港地区和太原地区历史探空气象数据对新提出算法进行了计算分析,并与现有文献中的方法作了比较,结果表明:本文提出的方法在计算的精确性方面有一定的优势.

     

  • 图  1  单隐层BP神经网络结构示意图

    图  2  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  3  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  4  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  5  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  6  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  7  不同方法对近地面1 km折射率梯度预测RMSE

    图  8  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  9  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  10  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  11  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  12  不同方法预测折射率剖面RMSE

    图  13  不同方法对近地面1 km折射率梯度预测RMSE

    表  1  不同方法对香港地区2013—2020年折射率预测的RMSE

    参数Chen方法Zhao方法本文方法
    RMSE7.114 08.617 46.230 6
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    表  2  不同方法对香港地区2013—2020年近地面1 km折射率梯度预测的RMSE

    参数文献[16]方法本文方法
    RMSE11.302 110.660 6
    下载: 导出CSV

    表  3  不同方法对太原地区1994—1995年折射率预测的RMSE

    参数Chen方法Zhao方法本文方法
    RMSE3.012 75.456 02.521 6
    下载: 导出CSV

    表  4  不同方法对太原地区1994—1995年近地面1 km折射率梯度预测的RMSE

    参数文献[16]方法本文方法
    RMSE4.927 94.536 0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-05
  • 录用日期:  2024-03-05
  • 网络出版日期:  2024-11-11

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