經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解在電離層TEC多尺度分析預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、電離層總電子含量（Total Electron Content，TEC）作為表征電離層隨時(shí)間變化和分布的重要參量，對(duì)電離層TEC的預(yù)測(cè)分析在電離層探索研究過程中顯得非常重要。本文通過對(duì)電離層TEC及其影響因素進(jìn)行分析，建立預(yù)測(cè)模型對(duì)電離層TEC進(jìn)行短期預(yù)測(cè)。本文的主要內(nèi)容有：
　　本文首先對(duì)電離層以及電離層TEC分析預(yù)測(cè)的目的與意義進(jìn)行了闡述。通過對(duì)IGS所提供的電離層數(shù)據(jù)文件IONEX文件的數(shù)據(jù)格式的解讀，實(shí)現(xiàn)了電離層TEC數(shù)據(jù)

2、的提取工作，并以提取的TEC數(shù)據(jù)為例，利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）的頻譜分析功能對(duì)電離層TEC的短周期變化進(jìn)行了分析，得出電離層TEC存在162天、58天、27天的短周期特性。
　　本文利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的頻譜分析功能對(duì)電離層TEC的主要影響因素太陽黑子數(shù)以及地磁Dst指數(shù)的長(zhǎng)短周期特性進(jìn)行了分析，通過分析得出太陽黑子數(shù)含有22年、11年、1年的長(zhǎng)周期變化特性，含有27天短周期

3、特性；Dst指數(shù)含有33年、11年、1年、半年的長(zhǎng)周期變化特性，存在54天、27天短周期變化特性。通過對(duì)電離層TEC全球分布圖進(jìn)行對(duì)比分析得出，除太陽活動(dòng)水平與地磁指數(shù)外電離層TEC還受地方時(shí)、年積日、地理位置等因素的影響。利用相關(guān)系數(shù)法對(duì)電離層TEC及其利用EMD分解得到的特征模態(tài)分量與各影響因素的相關(guān)性進(jìn)行了分析，得出利用EMD分解有助于提高對(duì)各影響因素與TEC之間相關(guān)性的分析。
　　本文引入排列熵對(duì)EMD-小波聯(lián)合去噪法中節(jié)

4、點(diǎn)的選擇問題進(jìn)行改進(jìn)，并通過不同信噪比仿真信號(hào)對(duì)其驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電離層TEC數(shù)據(jù)的去噪預(yù)處理。最后，在對(duì)電離層TEC以及其影響因素分析的基礎(chǔ)上，基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別建立了單因素模型、多因素模型、基于EMD的多因素多尺度模型對(duì)不同時(shí)間段電離層TEC數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)十天的提前一天預(yù)測(cè)，并與ARMA模型進(jìn)行比較得出：?jiǎn)我蛩啬Ｐ驮陬A(yù)測(cè)值殘差小于3TECU的精度方面平均提高了2個(gè)百分點(diǎn)；多因素模型不但在穩(wěn)定性方面有了很大提高，并且預(yù)測(cè)值殘差小于