[发明专利]一种GNSS、HY‑2和COSMIC数据融合建立全球电离层格网VTEC模型的方法

摘要

本发明公开了一种GNSS、HY‑2和COSMIC数据融合建立全球电离层格网VTEC模型的方法，包括以下步骤：确定建立全球电离层格网VTEC模型的时间；确定参与建立全球电离层格网VTEC模型的GNSS观测站；收集数据：收集GNSS观测站数据、HY‑2卫星高度计ku波段电离层改正数据和COSMIC电子密度数据；确定VTEC_G、VTEC_H和VTEC_C的权；在迭代完成以后，最后一次迭代所得到的平差结果即为融合的球谐函数模型系数；经度方向[‑180°‑‑+180°]，每5°间隔；纬度方向[‑87.5°‑‑+87.5°]，每2.5°间隔；代入球谐函数模型，即得到融合的全球电离层格网VTEC值。

主权项

一种GNSS、HY‑2和COSMIC数据融合建立全球电离层格网VTEC模型的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)确定建立全球电离层格网VTEC模型的时间；(2)确定参与建立全球电离层格网VTEC模型的GNSS观测站；(3)收集数据：收集GNSS观测站数据、HY‑2卫星高度计ku波段电离层改正数据和COSMIC电子密度数据；(3)利用GNSS观测数据反演电离层VTEC值，用VTEC_G表示；基于15阶球谐函数模型组建方程计算观测方程系数，用A_G表示；(4)利用HY‑2卫星高度计ku波段电离层改正数据反演电离层VTEC值，用VTEC_H表示；基于15阶球谐函数模型组建方程计算观测方程系数，用A_H表示；(5)利用COSMIC电子密度数据数据，根据高度进行积分反演电离层VTEC值，用VTEC_C表示；基于15阶球谐函数模型组建方程计算观测方程系数，用A_C表示；(6)确定VTEC_G、VTEC_H和VTEC_C的权，确权的方法如下：假设VTEC_G、VTEC_H和VTEC_C的数据量分别为：N_G、N_H和N_C，表示为：和由于VTEC_G、VTEC_H和VTEC_C中各个观测值之间是相互独立的，因此它们的权矩阵为对角矩阵，设其均为单位阵，分别为和假设L＝[VTEC_G VTEC_H VTEC_C]^T，A＝[A_G A_H A_C]^T，V＝[V_G V_H V_C]^T相应的误差方程是：V＝AX‑L   (1)式(1)中，X表示基于15阶球谐函数的全球电离层VTEC格网模型系数，V_G表示GPS反演的电离层VTEC值与全球电离层格网VTEC模型的误差值；V_H表示HY‑2卫星高度计反演的电离层VTEC值与全球电离层格网VTEC模型的误差值；V_C表示COSMIC反演的电离层VTEC值与全球电离层格网VTEC模型的误差值；由式1可以求出法方程为：$N\hat{X}=W---\left(2\right)$式2中，三类观测值的赫尔莫特估计公式为：$S{\widehat{\mathrm{\δ}}}^2=W---\left(3\right)$式3中，S_ii＝n_i‑2tr(N^‑1N_i)+tr(N^‑1N_i)²，S_ij＝tr(N^‑1N_iN^‑1N_j)，式4的解为：${\widehat{\mathrm{\δ}}}^2=S^{-1}W---\left(4\right)$如果所求得的和不相等或者相差较大，说明定权不合理，需要重新定权；各观测值得权按式5进行调整，直至满足和相等或者相差不大为止；$P_i^{(k+1)}=\frac{c}{{\widehat{\mathrm{\δ}}}_{0i}^2}{P}_i^{\left(k\right)}---\left(5\right)$式5中，c为任意常数，k为迭代次数。反复进行从式(2)～(5)的过程，直到之间相等或各类单位权方差之比等于1为止；确权的计算步骤如下：①根据观测值，确定VTEC_G、VTEC_H和VTEC_C权的初值，分别为P_G，P_H和P_C；②进行第一次平差，求和③求各类观测值单位权方差估计值和④计算各类观测值方差的估计值；⑤根据定权公式5再次定权，再次平差，直到各类单位权方差的估值相等或者接近相等为止；(7)在迭代完成以后，最后一次迭代所得到的平差结果即为融合的球谐函数模型系数；(8)经度方向[‑180°‑‑+180°]，每5°间隔；纬度方向[‑87.5°‑‑+87.5°]，每2.5°间隔；代入球谐函数模型，即得到融合的全球电离层格网VTEC值。