[发明专利]一种基于改进克里金插值算法的ASF修正表构建方法

说明书

一种基于改进克里金插值算法的ASF修正表构建方法，其具体步骤包括：步骤1：采集预测区域内部分离散的ASF时延值作为实验样本数据；步骤2：利用采集的样本数据计算实验变差函数，得到滞后距和实验变差函数的离散点；步骤3：选择理论模型利用飞蛾扑火优化算法来拟合实验变差函数，得出相应的变差函数拟合模型的参数；步骤4：根据拟合的变差函数建立克里金插值方程组，求解克里金插值方程权重λ_K；步骤5.结合已知样本点的值便可计算出待估位置点的时延值ASF_pre；步骤6.利用交叉验证比较不同拟合模型的插值预测精度，根据评价指标RMSE选出最优预测模型，步骤7.利用最优预测模型，重复前述步骤4、5求解出所有预测点的ASF信息，即可绘制出待估区域ASF修正表。

技术领域

本发明属于电波传播理论计算技术领域，涉及一种基于改进克里金插值算法的ASF修正表构建方法。

背景技术

地波传播的时延修正对提高罗兰-C系统的定位精度起着关键作用，长波传播的时延主要由基本时延PF、二次相位因子SF和附加二次相位因子ASF三部分组成，通常PF和SF可以通过计算精确得到，但是影响ASF时延的因素复杂，很难通过理论计算得到，这也是长波传播误差的主要因素。在实际工程应用中，ASF时延测量是需要耗费大量的人力物力的，因此改进和完善ASF时延修正预测方法以提高定位精度，使罗兰-C成为卫星导航系统的有效备份具有最重要意义。

目前ASF的计算方法根据传播路径主要划分为：均匀光滑路径，分段均匀光滑路径，不规则路径三种理论模型。其中均匀光滑路径模型的计算方法主要有Fock绕射法，分段均匀光滑路径模型的计算方法主要有米林顿经验公式、Wait积分法、波模转换法，不规则路径模型的计算方法主要有积分方程、PE方法等。理论计算的方法相对于实验测量是较容易实现的，但它的计算精度主要取决于划分路径的地质参数，目前的世界大地电导率地图集无法满足时延修正的精度需求，因此无法用于ASF修正表的生成。

发明内容

本发明提供了一种基于改进克里金插值算法的ASF修正表构建方法，解决了现有理论计算方法无法用于大面积ASF预测，高密度实测ASF耗费时间、人力的问题，并且利用飞蛾扑火算法(Moth Flame Optimization，MFO)优化克里金插值相比于普通克里金插值算法预测精度有一定提高。

本发明采用的技术方案是：

一种基于改进克里金插值算法的ASF修正表构建方法，其具体步骤包括：

步骤1：采集预测区域内部分离散的ASF时延值作为实验样本数据；

步骤2：利用采集的样本数据计算实验变差函数，并设定滞后距离容限对变差函数进行分组，得到滞后距和实验变差函数的离散点；

步骤3：选择理论模型利用飞蛾扑火优化算法(MFO)来拟合实验变差函数，得出相应的变差函数拟合模型的参数；

步骤4：根据拟合的变差函数建立克里金插值方程组，求解克里金插值方程权重λ_K；

步骤5.求出克里金插值的权重系数后，结合已知样本点的值便可计算出待估位置点的时延值ASF_pre；

步骤6.利用交叉验证比较不同拟合模型的插值预测精度，根据评价指标RMSE选出最优预测模型；

步骤7.利用最优预测模型，重复前述步骤4、5求解出所有预测点的ASF信息，即可绘制出待估区域ASF修正表。

进一步，还包括步骤1中的样本数据采用拉依达准则进行异常值剔除，对于剔除的点使用前一时刻的数据代替。

进一步，步骤1中的样本点使用小波滤波对数据进行去噪、平滑处理，可以减小随机噪声对数据分析的影响。

进一步，步骤2中的实验变差函数见公式(1)：