[发明专利]一种基于非线性SVM算法的电离层相位闪烁检测方法

权利要求书

1.一种基于非线性SVM算法的电离层相位闪烁检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤A，将接收机中测量到的信号利用相位数据去趋势项、接收机载波环路低带宽设计及几何相位中心偏移标定后，得到新的载波相位数据根据载波相位数据计算出相位闪烁指数以预设时间为一块对相位闪烁指数进行数据划分，经处理后提取每块信号特征量，即相位闪烁指数的最大值和平均值，并手动标记对应的闪烁事件标签，将标签标记后的闪烁事件作为机器学习的训练样本；

步骤B，构造一个未知的非线性SVM分类器模型；目的是通过给定的具有某些特征的样本，寻找一个超平面对样本进行分类，进一步应用到未知样本类别的新样本中；该分类器通过样本进行交叉验证得出最优超参数，将样本分为“发生相位闪烁事件”和“未发生相位闪烁事件”两类，即为二元分类问题，最终得到最优非线性SVM分类器，能够对新的闪烁事件做出最优分类；

步骤C，将新闪烁事件的特征向量输入步骤B中的非线性SVM分类器，分类器自动对该闪烁事件进行分类，得到值为1或-1的标签，同时处理大量闪烁事件分类问题；

步骤A中，提取特征量、建立训练样本，具体描述如下：

步骤A-1，信号从GPS卫星穿过电离层到达接收机天线后，在接收机中测量的信号相位表示为：

其中，ω_r是信号发射频率，ω_R是接收频率，L_G(t)是几何相位偏移，是相位噪声，是电离层闪烁相位偏移，TEC(t)是没有电离层闪烁时电子密度分布造成的相位延迟，c是光速，λ是穿过电离层射频信号的波长；

步骤A-2，利用相位数据去趋势项、接收机载波环路低带宽设计及几何相位中心偏移标定技术处理步骤A-1中的相位数据，得到新的载波相位数据，记为接收机输出的相位数据进行去趋势项处理的滤波器特性如下：

其中，f_n取0.1Hz，滤波器选用三个四阶的标准Butterworth高通滤波器级联，

步骤A-3，对步骤A-2所得载波相位数据以30s为间隔求取电离层相位闪烁指数计算公式如下：

其中，E(·)表示数学期望，取时间长度为30s；

步骤A-4，将所有处理过的数据以3分钟为一个块无重叠划分，则每块包含6个相位闪烁指数提取每块数据中的最大值和平均值作为电离层相位闪烁的特征量，并手动标记每块数据对应时间段是否发生闪烁事件，标记1表示发生闪烁事件，标记-1表示未发生闪烁事件，进一步将每块数据以样本的数学形式表示如下：

特征向量：

标签：

其中i表示第i个数据样本，若总共处理得m个数据样本，则1≤i≤m。