[发明专利]一种基于支持向量机模型的太阳射电暴检测方法

说明书

本发明公开了一种基于支持向量机模型的太阳射电暴检测方法，所述支持向量机是一种二分类模型，能使得离超平面距离最近的样本点到该平面的几何间隔最大化。该方法利用太阳射电暴发生对GPS/BDS信号载噪比、定位误差、几何精度因子、卫星失锁的影响，结合SVM分类算法判断太阳射电暴是否发生。在此过程中，首先输入观测地卫星的载噪比、三个方位的定位误差、几何精度因子、卫星失锁数目，进行数据预处理，得到特征向量，并对太阳射电暴是否发生进行标记。接着将样本输入SVM分类器中进行学习，得到最优分类器。当新的特征向量进入分类器时，将自动进行分类。该判定方法能实现全天候检测，效率高，过程简单，并且不依赖于射电望远镜，成本低。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于支持向量机模型的太阳射电暴检测方法。

背景技术

随着GNSS等卫星技术在现代社会越来越广泛应用，太阳射电暴强度对GNSS信号的影响已成为不可忽视的重要部分。太阳射电暴的观测对于研究太阳物理以及空间天气环境监测起到了至关重要的作用，具有重要的空间物理科学研究价值。太阳射电爆发是在太阳上突然出现强烈扰动时所产生的一种射线增强和无线电噪声急剧增加的现象，常同太阳活动区的耀斑、X射线爆发，甚至质子爆或宇宙线爆等现象共同发生。太阳射电爆发一般都不是单一机制，而是多种机制的联合效应。在以往多起太阳射电爆发期间，太阳射电暴可能导致卫星载噪比下降，定位误差增大，几何精度因子增加，卫星失锁、可见星数大幅下降等情况，证明太阳射电爆发产生的噪声信号的确是导航信号的影响因素之一。

由于太阳射电爆发对GNSS信号的影响是多方面的，为更好的应对太阳射电暴对GNSS信号的干扰，使导航系统在太阳射电暴发生时能够正常工作，对太阳射电暴的检测非常重要，对维持卫星导航系统的正常运行具有重大意义。

传统检测太阳射电活动的主要方法是依赖射电望远镜，但造价昂贵，分布稀疏，无法对太阳射电进行全天候实时监测。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种基于支持向量机模型的太阳射电暴检测方法，太阳射电暴发生时，对GNSS信号产生的各项受检项目进行综合考查，检测太阳射电暴是否发生。此方法对检测太阳射电暴具有可行性，检测结果不仅能显示出单个台站太阳射电暴发生时间，还能同时给出多个台站是否受太阳射电暴影响。对比于传统方法，该方法成本低、结合多种因素，识别准确度和效率相对提高。为达此目的：

本发明提供一种基于支持向量机模型的太阳射电暴检测方法，具体步骤如下；

(1)进行数据预处理，分别计算未发生太阳射电暴和发生太阳射电暴对应的特征向量，特征向量包括观测地载噪比下降值、观测地总定位误差、几何精度GDOP因子和卫星失锁数目。

(2)将未发生太阳射电暴和发生太阳射电暴的特征向量对应的标签分别赋值为-1和1，将特征向量和标签组合形成样本矩阵，得到一组训练集。

(3)构造一个未知的非线性SVM二分类模型，并通过对训练样本进行交叉验证得出最优参数，从而得到一个训练好的分类模型。

(4)将待识别的卫星导航信号提取出来的特征向量输入步骤(3)中的分类模型中，每个模型输出一个标签，对应太阳射电暴是否发生。

作为本发明进一步细化，步骤(1)具体包括：

(1.1)输入观测地卫星的载噪比、三个方位的定位误差、几何精度GDOP因子和卫星失锁数目；

(1.2)对观测地卫星的载噪比进行数据预处理：

所测载噪比为每颗卫星的载噪比，取当前未失所星载噪比下降值的平均值作为该台站载噪比下降值，记为x₁，单位：dBHz；

snr_i＝卫星载噪比未下降值-该时刻载噪比值