استفاده از سامانه استنتاج فازی (FIS) برای مدل‌سازی محتوای الکترون کلی یون‌سپهر در ایران

در این مقاله مقدار محتوای الکترون کلی (TEC) لایه یون‌سپهر با استفاده از سامانه استنتاج فازی (FIS) مدل‌سازی شده است. نوآوری اصلی این پژوهش، مدل‌سازی سری زمانی تغییرات TEC در ایران با استفاده از FIS است. برای آموزش شبکه فازی، از الگوریتم آموزش بهینه­سازی انبوه ذرات هیبرید (BP-PSO) استفاده شده است. این الگوریتم آموزش، در مراحل اولیه جستجوی جواب از الگوریتم بهینه­سازی انبوه ذرات (PSO) و در نزدیکی جواب بهینه از الگوریتم پس­انتشار خطا (BP) بهره می­برد. از مشاهدات سال 2015 ایستگاه GPS تهران، که یکی از ایستگاه­های شبکه جهانی IGS است، جهت ارزیابی مدل پیشنهادی استفاده شده و نتایج کار با نتایج خروجی­های شبکه جهانی IGS (GIM-TEC) و مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با ساختار 2-18-1 مقایسه شده است. جهت ارزیابی دقت و صحت مدل شبکه فازی ارائه­شده در این مقاله، از هر فصل، پنج روز برای داده آزمون انتخاب شده و اعتبارسنجی مدل در این بیست روز صورت گرفته است. براساس نتایج، میانگین خطای نسبی محاسبه­شده در بیست روز مورد آزمون برای مدل FIS، ANN و GIM در مقایسه با GPS به­ترتیب برابر با 25/11%، 68/19% و 03/16% است. همچنین میانگین خطای مطلق محاسبه­شده برای مدل FIS، ANN و GIM در مقایسه با GPS در بیست روز مورد آزمون به­ترتیب برابر با TECU 32/1، TECU 33/3 و  TECU98/1 است. ضریب همبستگی محاسبه­شده در بیست روز مورد آزمون برای FIS، ANN و GIM در مقایسه با GPS به­ترتیب برابر با 9474/0، 6960/0 و 831/0 به­دست­آمده است. موقعیت ایستگاه GPS تهران براساس TEC حاصل از سه مدل FIS، ANN و GIM و با استفاده از تعیین موقعیت نقطه‌ای دقیق (PPP) محاسبه شده است؛. طبق این محاسبه، مدل شبکه فازی نسبت به دو مدل دیگر، خطای کمتری در تعیین موقعیت ایستگاه تهران دارد. نتایج تحلیل­ها حاکی از برتری مدل FIS در مقایسه با مدل ANN و GIM است. با استفاده از مدل پیشنهادی این پژوهش می­توان سری زمانی محتوای الکترونی کلی یون‌سپهر را با دقت و صحت زیاد مدل‌سازی و بررسی کرد. این مدل می­تواند جایگزینی مناسب برای خروجی­های شبکه جهانی IGS در منطقه ایران باشد.