基于陆基GNSS的电离层时间序列预报研究

陈雨田 岳东杰

0 引言

电离层是地球大气的重要组成部分,其对无线电信号的反射作用是短波通信实现与发展的重要条件,同时电离层对电磁波的散射、折射和吸收效应是造成电离层延迟的重要因素,在卫星数据传输与导航、定位过程中,电离层延迟的削弱与改正一直是一个亟待解决的重要问题,也是目前研究的热点之一[1-3]．电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)是表征电离层状态的重要物理参数之一,它的大小直接决定了电离层对无线电信号的作用强弱,同时也是研究空间天气与灾害先兆的重要依据．基于此,白晓涛等[4]通过暴时电离层TEC的响应研究,对磁暴发生前后电离层的时空变化特性进行了分析．也有学者基于电离层的时空扰动探索了地震监测和预报的新方法,其中通过震前VTEC的异常扰动来探索地震-电离层耦合关系成一种新的研究思路[5-8]．因此,对电离层VTEC的预报研究具有重要的现实意义．

对电离层的预报经历了经验模型、广播星历再到国际参考电离层等多个阶段[9-11]．这些传统方法往往需要依托大量的观测资料和建模参数,时效性较差,或易受模型自身缺陷及地理因素影响,不具有广泛的适用性．近年来,时间序列作为一种有效的短期预报方法被逐渐应用于电离层VTEC的预报工作中．自回归模型(Auto Regressive Model,AR)由于建模简单被最早引入电离层的预报研究[12],在其基础上发展而来的自回归滑动平均模型(Auto Regressive Moving Average Model,ARMA)具有更高的精度与更广泛的……