bp网络在gps误差信号模拟中的应用

《bp网络在gps误差信号模拟中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第四部分：交通信息工程及控制BP网络在GPS误差信号模拟中的应用·刘瑞华，臧兰云，王正(中国民用航空学院天津市智能艚罔屿图像处理重点实验室，天津300300)摘要：应用BP网络能够实现高度非线性函数逼近的特点，在对地理位置巴知点进行大量GPS实际测量的基础上，设计出一种BP网络。作为GPS误差信号模拟器。在给出时问和天气情况的条件下，该模拟器能够输出GPS的实时误差，为应用系统中对GPS误差进行补偿提供了依据。通过与实际测试数据相比较，证明这种方法具有较好的模拟效果。关键词：BP网络；全球定位系统；误差；模

2、拟器0引言GPS是一种基于人造地球卫星的定位系统，但—般用户无法使用其精密定位服务(PPS)，而只能使用其标准定位服务(SPS)，精度一般为30一50m。在很多应用领域，这样的精度是远远不够的。目前最常用的提高GPS定位精度的方法是差分法。其基本原理是，用户接收机根据基准氮(地理位置已知)接收机提供的GPS实时定位洗差封言号，来修正量测值，从而提高定位精度。利用差分GPS技术，定位精度可达到3。5m，满足一般应用领域的要求。差分站的作用半径旌■搬在20—40km。要在大范围实现差分定位，必须[建盈嗟分网。这

3、刘五豸；；玫用户来说，无论在技术上还是在经济上，都有很大困难。在这种背景下，本文提出—种GPS误差模拟器，通过对以往数据的欢测，利用人工神经网络(AM崃实时产生GPS误差信号，达到与差分技术类似的效果，且不增加成本。1基本原理人工神经网络(ANN)是由大量的、称为神经元的简单元件连接而成的复杂网络，能够进行复杂的逻辑操作，实现高度的非线性关系。神经元定义为—个多输入库

4、输出非线性元件，其输出可表示为a=f(wP+6)=厂(≥：wfp，+6)(1)‘y。。—=’l式中，P为rxl输入向量，w为1×，．加权阵，

5、b为偏移量，厂为神经元功能函数，可取阈值型、线性型和s型之一。单个神经元功能有限，将多个神经元并联，构成—个神经元层，得到如下输出A=F(WP+B)(2)式中，A为sxl输出量，w为s×，-加权阵，B为s×l偏差向量，F()为功能函数向量。对于更复杂的问题，可以将八．个单层网络串联起来，构成多层神经网。以三层为例，输出可表示如下A=F3{W3×F2[W2×FI(W1×P+B1)十B21+B3}(3)对于我们提出的问题，就是要首先建立网络的模型结构，即确定层数、每层的神经元数和功能函数；其次，建立网络的学习规

6、则，利用样本数据对网络进行训练，确定网络中的各个权矩阵和偏差向量，使得网络输出值与实际值在—定准则之下尽可能吻合，达至虫漠拟GPS误差的目的。然后，用实际值和网络模拟值进行比较，对·国家自然科学基金资助项[

7、(60472125)。6572005·8中国·大连中国交道研究与探柬(2005)一第六声全国交通运输领域青牟掌术会议论文枭p·，·’，．rF，#，。}，“讲∥M4⋯‘⋯”r¨·吖⋯女F，∥#』r．一一，一’∥。r-帮傅^I，一舻坤，拜舯●ANN作出评价。2人工神经网络模型的建立2．1GPS误差特性GPS

8、的测量值，无论是测码方式还是测相方式，均称为伪距，因为其值是由用户天线至卫星的距离再力吐多种误差构成的。以测码方式为例，伪距表达式为【l】P=r七6e+6l+6I+6强+6m+Yr04、式中，，．为用户至卫星距离；C为光速；坑为卫星星历等效误差；谚为电离层附加延时误差；点为对流层附加延时误差；氏为选择可用性误差，丁为接收机钟差；以为多路径误差；，，为接收机误差。大量实验表明ll】，这些误差项均可等效为一阶马尔柯夫过程，即扳+l=e吣川pxk+吨(5)式中，X。为误差参数，心为高斯白噪声，∥为时间常数，△丁为

9、采样时间。在经典的GPS定位算法中，将式(4)中的7个误差源合并成—项，在伪距观i贝蟛濯中求解，增加了误差的不确定性。2．2GPS误差模拟器的结构反向传播网络①P网络)的最主要用途之·就是进行函数逼近。人工神经网络理论告诉我们，具有偏差和至少—个s型隐含层，再加E—个线性输出层的BP网络，能够逼近任回有理函娄妒。这就是我ff丁采用BP网络作为GPS误差模拟器的理论依据。由GPS的基本原理【3】知，定位计算是建立在伪距测量基础之上的。因而，定位误差来源也应包括式(4)中的各项。因此，在用ANN建立GPS测量误

10、差模拟器时，作如下考虑：因为误差是与时间有相关的，故在其输入节点,PC_ffa时、分、秒这三个量，可由卫星信号中提取；由对流层、电离层附加延时误差的物理意义可直观地想到，这两个误差与天气情况有关，因而在输入节点中也包含天气逮卜硕，对睛、阴、雨、雪分别量化为0、l、2、3；又由于偏差在ANN中起着重要的作用，因而在输入项中增加—个常黼入项1。根据模拟器的功能，将输出量取为经度误差和纬度误差，单位为角秒。中间层决定了