[发明专利]差分电离层建模方法及系统

说明书

本申请涉及定位领域，公开了一种差分电离层建模方法及系统。该方法包括：接收区域基站接收机的原始观测数据和导航电文，计算各卫星与基站间的高度角、穿刺点经纬度和电离层延迟观测量；选取参考星，计算其他卫星与参考星对应的电离层延迟观测量的差值得到当前历元的差分电离层延迟观测量；基于穿刺点经纬度以及对应的差分电离层延迟观测量，利用拟合函数拟合区域差分电离层模型；将模型参数和卫星硬件延迟偏差作为待估参数，当前历元的差分电离层延迟观测量组成观测向量，构建观测方程；基于观测方程，对待估参数进行滤波处理以解算模型参数。本申请实施方式得到的电离层产品对用户定位精度及收敛时间有显著提升。

技术领域

本申请涉及定位领域，特别涉及差分实时电离层建模技术。

背景技术

地球电离层是地球大气层的重要组成部分，电离层中大量带电粒子形成的等离子体影响无线电波的传播，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。电离层在通信、遥感、GPS、星际探测等诸多领域有着不可忽略的影响，是高精度空间信息系统面临共性关键问题，制约空间科技和商业航天的快速发展,特别是导航定位。电离层时延误差是实时定位的主要误差之一。目前用作实时电离层时延修正的模型主要为广播电离层模型，然而该类模型为经验模型，例如Klobuchar模型、NeQuick2模型、IRI模型等。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。

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定位精度有重大意义。电离层格网模型是利用GNSS增强系统数据，得到广域格网点垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)分布模型，为用户提供电离层延迟播发和校正。随着全球导航卫星系统GNSS空前发展和地基观测网迅速增加，为实现区域甚至全球高精度电离层监测和预报提供了有效手段。国际导航服务(International GNSSService IGS)自1998年开始提供电离层产品，IGS电离层分析计算全球电离层TEC格网被认为是目前全球电离层TEC监测与建模代表性方法。电离层分析中心，包括欧洲定轨中心(CODE)、美国喷气动力实验室(JPL)、欧洲空间局(ESOC)、西班牙加泰罗尼亚理工大学(UPC)等单位。目前电离层分析中心普遍采用单层模型假设，即电离层中所有自由电子均匀分布在距离地面一定高度厚度为无限薄的单层球壳上。国际IGS电离层模型中心，主要采用IGS全球接收机网络观测数据建立全球电离层模型并生成格网产品，更新时间为2小时，空间网格点较为稀疏一般为5度，该模型应用于小范围区域时精度不高，且实时性不足。当前电离层格网模型发展，逐渐走向实时性和高精度等新需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种差分电离层建模方法及系统，得到的电离层产品能够显著提高用户端定位精度和缩小定位收敛时间。

本申请公开了一种差分电离层建模方法，包括：

接收区域基站接收机的原始观测数据和导航电文，计算各卫星与基站间的高度角、穿刺点经纬度和电离层延迟观测量；

选取参考星，计算其他卫星与所述参考星对应的电离层延迟观测量的差值得到当前历元的差分电离层延迟观测量；

基于所述穿刺点经纬度以及对应的差分电离层延迟观测量，利用拟合函数拟合区域差分电离层模型；

将模型参数和卫星硬件延迟偏差作为待估参数，所述当前历元的差分电离层延迟观测量组成观测向量，构建观测方程；

基于所述观测方程，对所述待估参数进行滤波处理以解算所述模型参数。

在一个优选例中，所述基于所述观测方程，对所述待估参数进行滤波处理以解算所述模型参数之后，还包括：