[发明专利]一种基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法

权利要求书

1.一种基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)接收区域CORS站接收机原始双频观测数据与导航电文，剔除粗差后计算卫星位置、高度角和穿刺点经纬度；

(2)通过双频伪距观测值求差得到无几何电离层TEC观测值，并采用Hatch滤波方法，利用载波相位观测值削弱观测噪声；

(3)采用球谐函数模型模拟区域电离层，将模型参数与卫星、接收机硬件延迟一同作为待估参数，当前历元所有CORS站观测数据组成观测向量，构建观测方程；

(4)建立卡尔曼滤波器，对待估参数实时进行滤波处理，分离出硬件延迟得到区域电离层模型参数；

(5)根据区域电离层模型计算标准格网点电离层VTEC，并以格网形式保存并播发给区域用户。

2.根据权利要求1所述的基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，其特征在于，所述步骤(1)中计算穿刺点经纬度时，采用电离层单层模型，按照如下公式确定穿刺点的经纬度

式中，α表示穿刺点的地心张角，H为电离层高度，E、A分别为卫星高度角和方位角，R为地球半径，λ_r为接收机经度，为接收机纬度。

3.根据权利要求1所述的基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，其特征在于，所述步骤(2)中通过双频伪距观测值求差得到的无几何电离层TEC观测值表示为：

式中，a表示电离层传播路径积分常数，c表示真空中光速，STEC为斜向总电子含量，f₁为L1载波的频率，f₂为L2载波的频率，DCB_r为接收机差分码偏差，DCB^s为卫星差分码偏差。

4.根据权利要求1所述的基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，其特征在于，所述步骤(2)中按照如下公式对电离层观测值进行Hatch滤波：

式中，下标k表示当前历元，k-1表示上一历元，P_4,k表示当前历元电离层观测值，表示当前历元平滑电离层观测值，表示上一历元平滑电离层观测值，w_k表示平滑权重，L_4,k表示当前历元载波观测值之差，L_4,k-1表示上一历元载波观测值之差。

5.根据权利要求4所述的基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，其特征在于，当k＝1时，w_k＝1，此后权重随历元逐渐减小，当w_k小于设定阈值时保持不变；当发生周跳时，权重重新设为w_k＝1。

6.根据权利要求3所述的基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，使用球谐函数模型拟合区域VTEC，任意穿刺点处的VTEC值为穿刺点经纬度的函数，表示为：

式中，n_max为球谐函数最高展开阶数，m为球谐函数展开次数，为完全规格化后的n阶m次勒让德函数，N_nm为归化函数，θ＝λ-λ₀为穿刺点的日固经度，λ₀为太阳经度，A_nm和B_nm为待估的模型参数；

联合球谐函数模型和电离层TEC观测值，得到的观测方程为：

式中，为平滑后的电离层观测值，为投影函数，R为地球半径，H为电离层高度，E为卫星高度角。

7.根据权利要求1所述的基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在进行卡尔曼滤波估计参数时，卫星及接收机硬件延迟采用时不变常数估计方法，并满足各系统卫星差分码偏差零基准：

式中，N表示单系统卫星总数，DCB^k表示第k颗卫星差分码偏差。