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专利号: 2016104780853
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电离层VTEC值异常检测方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)确定观测序列,数量为n,选择观测序列中初始的VTEC观测值,表示为:VTECi,1≤i≤n,i表示观测序列中的第i个值;

(2)对VTEC观测值VTECi进行逐个递推,表示为:VTEC(i),递推方法如下所示:PE(i)=A(i-1)×P(i-1)×A(i-1)′+Q(i-1)  (1)式(1)中,2≤i,表示从第2个观测值开始递推;A表示状态转移矩阵,A的初始值设为1,即A(1)=1;Q表示系统噪声矩阵,Q的初始值设为1,即Q(1)=1;PE表示预报误差矩阵,PE的初始值同样设为1,即PE(1)=1;P表示递推的均方误差矩阵,P的初始值同样设为1,即P(1)=1;

H(i)=PE(i)×C(i-1)′×(C(i-1)×PE(i)×C(i-1)′+R(i-1))-1  (2)式(2)中,H表示增益矩阵,H(2)=PE(2)×C(1)′×(C(1)×PE(2)×C(1)′+R(1))-1;C表示量测矩阵,C的初始值设为1,即C(1)=1;R表示测量噪声矩阵,R的初始值设为1,即R(1)=

1;

VTEC(i)=A(i)×VTEC(i-1)+H(i)×(VTECi-C(i)*A(i)*VTEC(i-1))  (3)式(3)中,VTEC(i)表示第i个递推的VTEC值,VTECi表示第i个实际的VTEC值;

I=eye(size(H(i))  (4)

式(4)中,eye表示设定单一矩阵,size(H(i))表示求矩阵H(i)的维数;

P(i)=(I-H(i)×C(i))×PE(i)  (5)(3)计算VTEC观测值和VTEC滤波值的差值序列及两者差值序列的均方差,构建VTEC异常检测统计量,计算方法为:Δi=VTEC(i)-VTECi  (6)

式(6)中,Δi即为VTEC异常检测统计量,它表示VTEC预测值VTEC(i)和VTEC观测值VTECi的差值;σ表示Δ的均方差;

式(7)中,σ表示Δ的均方差,n表示VTEC观测序列的数据量;

将Δ作为统计量,进行电离层VTEC异常统计。取Δ加上k倍的σ为异常探测范围的上边界,Δ减去k倍的σ为下边界,其中k为探测系数;确定了VTEC异常探测上下边界就可以最终确定VTEC异常值,其中,VTEC观测值大于上边界则称为上边界异常;同样,观测值小于下边界则称为下边界异常,上下边界的计算如式(8)、(9)所示:

公式(8)、(9)中,vtecs表示VTEC上边界,vtecx表示VTEC下边界,k表示探测系数, 表示对Δ取平均值;

(4)利用VTEC异常探测统计量,依据VTEC上边界和下边界进行VTEC异常探测与统计分析。