[发明专利]一种低频地波传播时延时变特性的建模方法

说明书

本发明公开了一种低频地波传播时延时变特性的建模方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：搭建低频地波传播时延的长期实验检测系统，获取传播时延数据并对数据进行预处理；步骤2：获取接收点所在区域的温度、湿度、风速三种气象因子的气象数据；步骤3：根据步骤1获取的传播时延数据、步骤2获取的温度、湿度、风速气象数据分析低频地波传播时延的时变特性；步骤4：利用BP神经网络方法建立传播时延的预测模型。本发明提高了低频地波定位导航和授时系统的精度。

技术领域

本发明属于陆基导航/授时技术领域，具体涉及一种低频地波传播时延时变特性的建模方法。

背景技术

低频地波信号由于发射功率大、抗干扰能力强、作用距离远、覆盖范围广的特点，已被广泛地应用于定位、导航和授时系统。低频地波信号传播的过程中，会产生传播时延，而传播时延会严重影响系统定位、导航和授时的精度。传播时延与发射点和接收点的传播距离有关，同时受传播路径上大地电导率、大气折射率、地形地物以及季节、气候、气象等因素的影响，表现出复杂的空间变化和时间变化。

现有技术中，低频地波传播时延在空间上的精度已经得到了显著的提高，但传播时延时变特性的系统研究却相对较少，传播路径上长期的季节、气候变化和短期的温度、湿度、降水量等气象变化对传播时延的影响不容忽视。基于以上的分析，若能系统研究传播时延的时变特性，并构建传播时延时变模型，将对进一步提高低频地波定位导航和授时系统精度有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种低频地波传播时延时变特性的建模方法，提高了低频地波定位导航和授时系统的精度。

本发明所采用的技术方案是，一种低频地波传播时延时变特性的建模方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：搭建低频地波传播时延的长期实验检测系统，获取传播时延数据并对数据进行预处理；

步骤2：获取接收点所在区域的温度、湿度、风速三种气象因子的气象数据；

步骤3：根据步骤1获取的传播时延数据、步骤2获取的温度、湿度、风速气象数据分析低频地波传播时延的时变特性；

步骤4：利用BP神经网络方法建立传播时延的预测模型。

本发明的特点还在于：

步骤1中，检测系统包括长波接收机天线；长波接收机天线与长波接收机通信连接；GPS接收机天线与GPS接收机通信连接；长波接收机、GPS接收机均通过串行接口与计数器连接；长波接收机、GPS接收机、计数器均通过串行接口与磨砂盒连接；磨砂盒与工业PC电性连接。

磨砂盒的型号为USB-RS232。

步骤1中，预处理具体过程如下：先除去可能无效的数据；再通过小波滤波方法去噪，从而提取有效的传播时延测量数据；其中，可能无效的数据包括GPS接收机失锁时的数据、长波接收机未锁定且解码失败的数据、测量过程突跳的数据、仪器开关机造成的突变数据、测量开始及结束时的部分数据、信噪比较低时测量的数据。

步骤3的具体过程如下：

步骤3.1：获取步骤1中实测的传播时延数据的时间分辨率T₁；

步骤3.2：获取步骤2中温度、湿度、风速气象数据的时间分辨率；取三个时间分辨率中的最大时间分辨率T₂；

步骤3.3：计算步骤1获取的传播时延数据与步骤2获取的温度、湿度、风速气象数据之间的相关值具体公式为：

式中，X_i(i＝1,2,…,n)表示气象数据；Y表示传播时延；D(X_i)表示气象数据的方差；D(Y)表示传播时延的方差。

步骤4具体过程如下：