本發(fā)明涉及gnss精密數(shù)據(jù)處理，尤其涉及一種電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法、裝置、設(shè)備以及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、電離層是日地空間環(huán)境的重要組成部分，監(jiān)測(cè)與研宄電離層中的各種現(xiàn)象，進(jìn)而揭示其時(shí)空變化規(guī)律和物理機(jī)制，不僅有利于推動(dòng)電離層理論和地球科學(xué)領(lǐng)域交叉學(xué)科的研究，而且有利于航天、航空和通訊等應(yīng)用方面的發(fā)展。其中，投影函數(shù)(mappingfunction,mf)用于實(shí)現(xiàn)垂直總電子含量(vertical?total?e?l?ectron?content,vtec)和傾斜總電子含量(s?lant?tota?l?e?lectron?content,stec)之間的相互轉(zhuǎn)換，對(duì)電離層產(chǎn)品的應(yīng)用至關(guān)重要。

2、過(guò)去的數(shù)十年中，多種投影函數(shù)被提出和廣泛使用，其中被使用最多的投影函數(shù)便是單層投影函數(shù)(single-l?ayer?mf)，該投影函數(shù)在假定電離層電子密度球?qū)ΨQ且分布均勻的基礎(chǔ)上，建立了基于接收機(jī)到衛(wèi)星仰角與電離層薄層高度的三角函數(shù)投影關(guān)系，還有klobuchar?mf，該投影函數(shù)是在固定高度下，只與站到衛(wèi)星的仰角有關(guān)，此外還有mslmf等投影函數(shù)也被廣泛使用。隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的飛速發(fā)展，長(zhǎng)短期記憶模型(long?short-term?memory,lstm)也被廣泛應(yīng)用于電離層建模與預(yù)測(cè)中，諸多學(xué)者已經(jīng)展開基于lstm模型的vtec預(yù)測(cè)研究，且lstm模型在太陽(yáng)黑子數(shù)、kp指數(shù)等太陽(yáng)指數(shù)預(yù)測(cè)方面也有著很好的表現(xiàn)，為投影函數(shù)的構(gòu)建創(chuàng)造了良好的條件。但是，這些投影函數(shù)都只是考慮了電離層薄層高度和信號(hào)仰角的影響，而沒有考慮電離層時(shí)空變化和方位角的影響，導(dǎo)致現(xiàn)有電離層投影函數(shù)的精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法、裝置、設(shè)備以及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有的投影函數(shù)都只是考慮了電離層薄層高度和信號(hào)仰角的影響，而沒有考慮電離層時(shí)空變化和方位角的影響，精度不高的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法，包括：

3、獲取電離層的歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)；其中，所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)包括：電離層每條射線上的歷史傾斜總電子含量值；

4、將所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)中衛(wèi)星高度角在預(yù)設(shè)角度之上的歷史傾斜總電子含量值作為目標(biāo)歷史傾斜總電子含量值，并將所述目標(biāo)歷史傾斜總電子含量值作為對(duì)應(yīng)的歷史垂直總電子含量值，繼而根據(jù)所述歷史傾斜總電子含量值和所述歷史垂直總電子含量值，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的歷史投影函數(shù)值；

5、獲取所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角；

6、根據(jù)所述歷史投影函數(shù)值、簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角，以簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角為輸入，以對(duì)應(yīng)的歷史投影函數(shù)值為輸出，對(duì)一預(yù)設(shè)的lstm模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到對(duì)應(yīng)的電離層投影函數(shù)模型。

7、作為優(yōu)選方案，所述電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法，還包括：

8、獲取當(dāng)前傾斜總電子含量數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述當(dāng)前傾斜總電子含量數(shù)據(jù)獲取對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角；

9、將當(dāng)前傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角輸入至所述電離層投影函數(shù)模型，以使所述電離層投影函數(shù)模型根據(jù)當(dāng)前傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角，對(duì)當(dāng)前傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前電離層投影函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，輸出對(duì)應(yīng)的當(dāng)前電離層投影函數(shù)。

10、作為優(yōu)選方案，在將所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)中衛(wèi)星高度角在預(yù)設(shè)角度之上的歷史傾斜總電子含量值作為目標(biāo)歷史傾斜總電子含量值之前，還包括：

11、對(duì)所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；其中，所述預(yù)處理包括：數(shù)據(jù)降采樣處理。

12、作為優(yōu)選方案，通過(guò)以下公式計(jì)算所述當(dāng)?shù)貢r(shí)間：

13、

14、其中，h、m和s分別為歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)、分和秒，λipp為電離層穿刺點(diǎn)的經(jīng)度。

15、作為優(yōu)選方案，所述lstm模型包括：輸入層、隱藏層、全連接層和輸出層；

16、其中，所述輸入層的輸入特征為簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角；所述隱藏層包括兩個(gè)lstm層；所述全連接層對(duì)所述輸出層的輸出進(jìn)行線性變換，并將線性變換的結(jié)果輸出至所述輸出層。

17、作為優(yōu)選方案，根據(jù)以下公式，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的歷史投影函數(shù)值：

18、mf＝vtec/stec；

19、其中，mf為歷史投影函數(shù)值，vtec為歷史垂直總電子含量值，stec為歷史傾斜垂直總電子含量值。

20、作為優(yōu)選方案，所述電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法，還包括：

21、將所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角輸入至所述電離層投影函數(shù)模型，以使所述電離層投影函數(shù)模型根據(jù)所輸入的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角，對(duì)相應(yīng)的投影函數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，輸出對(duì)應(yīng)的第一歷史投影函數(shù)值；

22、根據(jù)所述第一歷史投影函數(shù)值以及所述歷史傾斜總電子含量，計(jì)算對(duì)應(yīng)的第一歷史垂直總電子含量值；

23、對(duì)所述第一歷史垂直總電子含量值進(jìn)行插值處理，繼而根據(jù)插值處理后的第一歷史垂直總電子含量值和所述第一歷史投影函數(shù)值，計(jì)算對(duì)應(yīng)的第一歷史傾斜總電子含量值；

24、根據(jù)所述第一歷史傾斜總電子含量值，對(duì)所述電離層投影函數(shù)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。

25、在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建裝置，包括：第一數(shù)據(jù)獲取模塊、投影函數(shù)值計(jì)算模塊、第二數(shù)據(jù)獲取模塊以及電離層投影函數(shù)模型構(gòu)建模塊；

26、所述第一數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取電離層的歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)；其中，所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)包括：電離層每條射線上的歷史傾斜總電子含量值；

27、所述投影函數(shù)值計(jì)算模塊，用于將所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)中衛(wèi)星高度角在預(yù)設(shè)角度之上的歷史傾斜總電子含量值作為目標(biāo)歷史傾斜總電子含量值，并將所述目標(biāo)歷史傾斜總電子含量值作為對(duì)應(yīng)的歷史垂直總電子含量值，繼而根據(jù)所述歷史傾斜總電子含量值和所述歷史垂直總電子含量值，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的歷史投影函數(shù)值；

28、所述第二數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角；

29、所述電離層投影函數(shù)模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述歷史投影函數(shù)值、簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角，以簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角為輸入，以對(duì)應(yīng)的歷史投影函數(shù)值為輸出，對(duì)一預(yù)設(shè)的lstm模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到對(duì)應(yīng)的電離層投影函數(shù)模型。

30、在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明又一實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器、存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中且被配置為由所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明實(shí)施例所述的電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法。

31、在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明又一實(shí)施例提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，其中，在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行上述發(fā)明實(shí)施例所述的電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法。

32、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果：

33、本發(fā)明提供了一種電離層投影函數(shù)模型的構(gòu)建方法，獲取電離層的歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)；將所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)中衛(wèi)星高度角在預(yù)設(shè)角度之上的歷史傾斜總電子含量值作為目標(biāo)歷史傾斜總電子含量值，并將所述目標(biāo)歷史傾斜總電子含量值作為對(duì)應(yīng)的歷史垂直總電子含量值，繼而根據(jù)所述歷史傾斜總電子含量值和所述歷史垂直總電子含量值，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的歷史投影函數(shù)值；獲取所述歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角；根據(jù)所述歷史投影函數(shù)值、簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角，以簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角為輸入，以對(duì)應(yīng)的歷史投影函數(shù)值為輸出，對(duì)一預(yù)設(shè)的lstm模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到對(duì)應(yīng)的電離層投影函數(shù)模型。本發(fā)明使用簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間、衛(wèi)星高度角以及電離層穿刺點(diǎn)的方位角作為輸入，以歷史傾斜總電子含量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的投影函數(shù)值為輸出，對(duì)lstm模型進(jìn)行訓(xùn)練，最終得到對(duì)應(yīng)的電離層投影函數(shù)模型，由于輸入?yún)?shù)用到了簡(jiǎn)化儒略日、當(dāng)?shù)貢r(shí)間和方位角，考慮了電離層時(shí)空變化和方位角的影響，能夠有效提高電離層投影函數(shù)的精度。