經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解在電離層TEC多尺度分析預(yù)測中的應(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間變化和分布的重要參量，對電離層TEC的預(yù)測分析在電離層探索研究過程中顯得非常重要。本文通過對電離層TEC及其影響因素進行分析，建立預(yù)測模型對電離層TEC進行短期預(yù)測。本文的主要內(nèi)容有：
　　本文首先對電離層以及電離層TEC分析預(yù)測的目的與意義進行了闡述。通過對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?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）的頻譜分析功能對電離層TEC的短周期變化進行了分析，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?zāi)B(tài)分解的頻譜分析功能對電離層TEC的主要影響因素太陽黑子數(shù)以及地磁Dst指數(shù)的長短周期特性進行了分析，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、半年的長周期變化特性，存在54天、27天短周期變化特性。通過對電離層TEC全球分布圖進行對比分析得出，除太陽活動水平與地磁指數(shù)外電離層TEC還受地方時、年積日、地理位置等因素的影響。利用相關(guān)系數(shù)法對電離層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)性進行了分析，得出利用EMD分解有助于提高對各影響因素與TEC之間相關(guān)性的分析。
　　本文引入排列熵對EMD-小波聯(lián)合去噪法中節(jié)

4、點的選擇問題進行改進，并通過不同信噪比仿真信號對其驗證，實現(xiàn)了對電離層TEC數(shù)據(jù)的去噪預(yù)處理。最后，在對電離層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不同時間段電離層TEC數(shù)據(jù)進行連續(xù)十天的提前一天預(yù)測，并與ARMA模型進行比較得出：單因素模型在預(yù)測值殘差小于3TECU的精度方面平均提高了2個百分點；多因素模型不但在穩(wěn)定性方面有了很大提高，并且預(yù)測值殘差小于