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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)逐个对VTEC观测值进行递推,其中观测序列中VTECi的递推值表示为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)从第2个观测值开始递推,即i≥2;

式(1)中,A(i-1)表示第i-1个观测值的状态转移矩阵,当i=2时,A(i-1)=A(1)=1;A(i-1)′表示A(i-1)的转置矩阵;Q(i-1)表示第i-1个观测值的系统噪声矩阵,当i=2时,Q(i-1)=Q(1)=1;PE(i)表示第i个观测值的预报误差矩阵,当i=1时,PE(1)=1;P(i-1)表示第i-1个观测值的均方误差矩阵,当i=2时,P(i-1)=P(1)=1;

-1

H(i)=PE(i)×C(i-1)′×(C(i-1)×PE(i)×C(i-1)′+R(i-1))   (2)式(2)中,H(i)表示第i个观测值的增益矩阵,当i=2时,H(2)=PE(2)×C(1)'×(C(1)×PE(2)×C(1)′+R(1))-1;C(i-1)表示第i-1个观测值的量测矩阵,当i=2时,C(i-1)=C(1)=1;C(i-1)′表示C(i-1)的转置矩阵;R(i-1)表示第i-1个观测值的测量噪声矩阵,当i=2时,R(i-1)=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)表示观测序列中VTECi的递推值;

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VTECi的递推值VTEC(i)和观测值VTECi的差值,用Δi表示,即:Δi=VTEC(i)-VTECi    (6)

Δi即为VTEC异常检测统计量;

σ表示VTEC(i)和VTECi的均方差,通过式(7)进行计算;

n表示VTEC观测序列的数据量,将Δi作为统计量,进行电离层VTEC异常统计;取 加上k倍的σ为异常检测范围的上边界,减去k倍的σ为下边界,其中k为检测系数;确定了VTEC异常检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,表示对Δi取平均值;

(4)利用统计量Δi,依据VTEC上边界和下边界进行VTECi异常检测与统计分析。