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[發明專利]基于多星座GNSS的電離層層析方法及系統在審

專利信息
申請號: 201910033368.0 申請日: 2019-01-14
公開(公告)號: CN109613565A 公開(公告)日: 2019-04-12
發明(設計)人: 朱新慧;張龍龍;王刃;孫付平;劉婧 申請(專利權)人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
主分類號: G01S19/07 分類號: G01S19/07
代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119 代理人: 符亞飛
地址: 450001 河南省鄭*** 國省代碼: 河南;41
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摘要:
搜索關鍵詞: 電離層 衛星導航系統 層析 目標區域 反演 解算 星座 層析運算 觀測數據
【權利要求書】:

1.一種基于多星座GNSS的電離層層析方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)采用多個衛星導航系統進行電離層層析,確定目標區域范圍,選取目標區域范圍內各個衛星導航系統對應的觀測數據;

(2)計算各個衛星導航系統對應的總電子含量;

(3)計算各個衛星導航系統的總電子含量與所求的電離層電子密度之間的系數,得到系數矩陣,根據系數矩陣得到衛星導航系統的總電子含量與所求的電離層電子密度之間的關系;

(4)對衛星導航系統的總電子含量與所求的電離層電子密度之間的關系進行反演解算,解算得到目標區域范圍的電離層電子密度。

2.根據權利要求1所述的基于多星座GNSS的電離層層析方法,其特征在于,步驟(1)中,通過確定區域的經緯度范圍、高度范圍和觀測時段來確定所述目標區域范圍。

3.根據權利要求1所述的基于多星座GNSS的電離層層析方法,其特征在于,步驟(2)中,利用載波相位平滑偽距的測量方法計算得到各個衛星導航系統對應的總電子含量STEC,計算公式為:

其中,和分別表示各個衛星導航系統對應的不同頻率的載波相位平滑偽距觀測值,f1和f2分別為雙頻衛星信號的頻率。

4.根據權利要求1所述的基于多星座GNSS的電離層層析方法,其特征在于,步驟(3)的具體實現過程包括:

獲取電離層傾斜路徑總電子含量STEC的計算公式:

其中,Ne是射線ρ上某一位置的電子密度,是對應位置在時間t的位置向量;

設定:電離層被剖分成大量的小像素且每個像素內的電離層電子密度在一個短時期內是一個常數,則沿著射線i的電離層傾斜路徑總電子含量表示為:

則:

ym×1=Am×nxn×1m×1

其中,n是目標區域范圍內的像素總數,m是射線總數,ym×1是由m個已知的電離層傾斜路徑總電子含量值組成的列向量,Aij表示第i條射線穿過第j個像素的截距,xn×1是所有像素內未知電離層電子密度組成的向量,εm×1是由離散誤差和儀器誤差組成的向量,Am×n為m×n個截距值組成的系數矩陣,εi為離散誤差和儀器誤差,xj為第j個像素內電離層電子密度值;

則衛星導航系統的總電子含量與所求的電離層電子密度之間的關系表達式為:

A衛星導航系統x=y衛星導航系統

其中,y衛星導航系統為由各衛星導航系統所得總電子含量的觀測值構成的電子含量矩陣,A衛星導航系統為衛星導航系統對應的系數矩陣,x為所求的電離層電子密度。

5.一種基于多星座GNSS的電離層層析系統,包括電離層層析模塊,其特征在于,所述電離層層析模塊包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序,所述處理器在執行所述計算機程序時實現的步驟包括:

(1)采用多個衛星導航系統進行電離層層析,確定目標區域范圍,選取目標區域范圍內各個衛星導航系統對應的觀測數據;

(2)計算各個衛星導航系統對應的總電子含量;

(3)計算各個衛星導航系統的總電子含量與所求的電離層電子密度之間的系數,得到系數矩陣,根據系數矩陣得到衛星導航系統的總電子含量與所求的電離層電子密度之間的關系;

(4)對衛星導航系統的總電子含量與所求的電離層電子密度之間的關系進行反演解算,解算得到目標區域范圍的電離層電子密度。

6.根據權利要求5所述的基于多星座GNSS的電離層層析系統,其特征在于,步驟(1)中,通過確定區域的經緯度范圍、高度范圍和觀測時段來確定所述目標區域范圍。

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