[发明专利]一种基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法

说明书

本发明公开了一种基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法。首先接收区域CORS站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；其次采用Hatch滤波方法，利用载波平滑伪距观测值，求差得到无几何电离层TEC观测值；然后采用球谐函数模拟区域电离层TEC分布，将模型参数与卫星、接收机差分码偏差一同作为待估参数，单历元所有CORS站观测数据组成观测向量，构建观测方程；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电离层TEC模型；最后利用模型计算格网点电离层延迟，以格网形式保存并播发给区域用户。使用本发明得到的电离层产品后，区域单频PPP用户定位精度得到显著提高，双频PPP用户收敛时间得到显著提升。

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)卫星定位方法，特别涉及基于连续运行参考系统(Continuous Operational ReferenceSystem，CORS)的实时电离层建模与监测方法。

背景技术

电离层是距离地面高度为60～2000km的大气区域，稀薄的空气被紫外线和X射线电离产生大量自由电子，形成等离子体，可对穿越其中的电磁信号造成包括反射、折射、散射和吸收等不同程度的影响。电离层总电子含量(Total Electron Contents，TEC)是描述电离层特征和变化的最重要参数之一，准确的获取TEC信息对于深入研究电离层物理特性及变化规律，提高GNSS定位精度、推动相关科学的理论研究和工程应用的发展有重大意义。

近年来，人类空间活动及卫星通讯定位活动越来越频繁。随着美国GPS的现代化、俄罗斯GLONASS的完善以及欧盟Galileo与我国北斗导航系统建设的稳步推进，多频、多模技术迅速发展，其应用范围也日益广泛。在此背景下，当前精密定位、导航和授时在精度、可靠性、分辨率及应用效能等方面的实际要求越来越高，必须尽可能削弱电离层折射误差的不利影响，准确的对电离层监测和高精度建模的需求也越来越强烈。

使用卫星反演电离层信息成为了热门研究方向，得到了十足的发展。现如今，一方面随着各个GNSS卫星系统的建成与完善，空中可视卫星数量大大增加，另一方面各个国家和地区都在大力发展建设地CORS，GNSS能够得到全天候、大范围、高密度的电离层观测信息，相比于传统电离层研究方法具有不可比拟的优势，为电离层研究提供海量数据资源，极大的推动了相关领域的发展。

自1998年，国际GNSS服务(Internal GNSS Service，IGS)正式发布全球电离层TEC格网产品，为全球电离层研究与应用提供了大量数据资源。IGS数据处理中心通过全球200多个基站观测数据建立全球电离层模型并生成格网产品，不过该模型应用于小范围区域时精度不高，且实时性不足，不能做到实时改正。另外由于电离层变化复杂，根据长期观测数据建立的经验模型不能够较好的反应电离层变化，因此改正精度有限。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的不足，本发明目的是提出一种基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，得到高精度电离层模型。电离层延迟使用该模型改正后，定位精度和定位收敛时间能够得到显著提升。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于区域CORS的实时电离层建模与监测方法，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；