基于相空間重構和高斯過程回歸的對流層延遲預測

作者：羅亦泳,張靜影,陳郡怡,黃城,汪鑫

摘要：天頂對流層延遲(zenith tropospheric delay,ZTD)是影響GPS定位精度的關鍵因素,為了提高ZTD的預測精度,提出一種基于相空間重構的高斯過程回歸預測模型。針對ZTD時間序列的混沌特性,利用國際GNSS服務(International GNSS Service,IGS)站提供的ZTD數據,采用Cao方法確定嵌入維數,對ZTD數據進行相空間重構,探究高斯過程(Gaussian process,GP)模型對12個位于南、北半球不同緯度等級IGS站的ZTD預測精度和準確性。為了驗證GP模型的有效性,將預測結果分別與原始數據和反向傳播(back propagation,BP)神經網絡模型預測結果作對比分析,進一步探究不同時間對ZTD預測精度的影響,并分析了經度和海拔對ZTD預測精度的影響。結果表明,GP模型預測結果的均方根誤差(root mean square error,RMSE)達到mm級,GP模型與理論值的相關性達到0.997,預測精度指標明顯優于BP神經網絡模型;GP模型在南半球的預測精度高于北半球,且在高緯地區的RMSE小于3.6 mm,更適用于高緯地區的對流層延遲預測;在研究時域內,GP模型在大部分站點對晚上的預測精度高于白天,經度對ZTD預測精度的影響不明顯,海拔與ZTD預測精度呈正比。

發文機構：東華理工大學測繪工程學院 武漢大學測繪學院 寧波大學商學院

關鍵詞：對流層延遲相空間重構高斯過程模型預測精度tropospheric delayphase space reconstructionGaussian process modelprediction accuracy

分類號： P228[天文地球—大地測量學與測量工程]