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申请/专利权人:中国人民解放军海军工程大学;九江学院
摘要:本发明属于卫星钟差的建模和预报技术领域,公开了一种基于灰色模型的BDS‑3实时钟差预报建模方法及系统,包括:采用齐次级比和非齐次级比将钟差序列的特征与灰色模型的响应方程建立关联,明确GM1,1的建模依据和产生较大预报误差的根源;构建一阶单变量非齐次白指数律灰色模型NEGM1,1;依据不同特征的钟差序列选取不同预报模型的策略,确定特征指标和选取准则;通过18颗BDS‑3卫星多次预报试验。本发明钟差预报精度优于任意一种灰色模型,一天内的预报精度在1ns以内,预报不确定度显著降低,能够为PPP和实时动态测量RTK,real‑timekinematic等实时定位应用提供更优质的数据选择。
主权项:1.一种基于灰色模型的BDS-3实时钟差预报建模方法,其特征在于,包括:步骤一,采用齐次级比和非齐次级比将钟差序列的特征与灰色模型的响应方程建立关联,明确GM1,1的建模依据和产生预报误差的根源;步骤二,构建一阶单变量非齐次白指数律灰色模型NEGM1,1;步骤三,依据不同特征的钟差序列选取不同预报模型的策略,确定特征指标和选取准则;步骤四,通过18颗BDS-3卫星多次预报试验;所述步骤一,采用序列的齐次级比和非齐次级比序列来表征钟差数据的变化特征,设x为n元数据序列,且x=x1,x2,…,xn,称 和 分别为x的齐次级比和非齐次级比,σk中k=2,3,…,n,σξk中k=3,4,…,n,进一步地,GM1,1拟合预报模型对应的齐次级比σGMk解析表达式如下: 发展系数的估计值为常数,因此σGMk也为常数,GM1,1是以建模序列的齐次级比近似为常数为依据而进行拟合预报处理,近似值与真实值之间的误差决定了预报精度高低;NEGM1,1的具体建模步骤如下:第一步:由原始信号生成一阶累减序列和背景值序列,建立NEGM1,1的定义模型和白化模型;设x0为原始序列,且x0=x01,x02,…,x0n,x-1为x0的一阶累减序列,x-1=x-11,x-12,…,x-1n,且x-1k=x0k-x0k-1,称x-1k+az0k=b6为非齐次白指数律灰色模型,将一阶微分方程 称为NEGM1,1的白化模型;其中,a和b分别为发展系数和灰作用量,z0k为x0的背景值,且 第二步:解白化微分方程得到NEGM1,1的连续响应函数,求初始条件后离散化时间变量得到参数未知的离散响应函数;NEGM1,1模型的离散响应函数为 其中,k=1,2,…,n,n+1,…,n+m,n为原始序列的数据个数,m为预报数据的个数;当1≤k≤n时,求得的为原始序列的拟合值;当n+1≤k≤m时,求得的为原始序列的预报值;第三步:采用紧邻值线性组合重构背景值,由原始背景值、NEGM1,1的定义模型和响应函数构成的方程组求背景值的权值系数;将背景值z0k设置为一对紧邻序列的线性组合形式,即z0k=ωx0k-1+1-ωx0k12其中,待求系数ω∈[0,1];令 则和表达式分别简化为 用x0的真值代替拟合值,即将式13代入式8求得 将式14代入式12得到z0k=ω[Ee-ak-2+F]+1-ω[Ee-ak-1+F]16将式15和16进行组合,得到 整理并简化式17后得到 求得发展系数a,就能够得到背景值;第四步:利用最小二乘法估计发展系数和灰作用量,得到NEGM1,1的拟合和预报模型;由NEGM1,1定义和背景值构造得到如下方程组 解方程组得到 令 式18可以简化为x0k=λ1x0k-1+λ220其中k=2,3,…,n,令 利用最小二乘参数法估计式20中的参数,得到将参数的估计值和代入式19得到参数a和b的估计值为
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