[發明專利]一種基于斜返電離圖和層析成像的聯合反演方法

在審

• 申請號: 201610053967.5
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105631889A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 趙晶晶;周晨
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G01N23/04
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

1.一種基于斜返電離圖和層析成像的聯合反演方法，其特征在于，對層析模型各個像素點電子密度初始值，先利用斜返反演進行修正，增加先驗信息，然后再進行層析反演，層析反演基于像素基模型，利用GPS觀測數據求解各條射線的電離層TEC值；然后根據衛星信號射線求出系數矩陣；最后反求電子密度。

2.根據權利要求1所述的基于斜返電離圖和層析成像的聯合反演方法，其特征在于，所述聯合反演方法的具體步驟如下：

（1）確定電離層反演區域，并根據電子密度分布規律對待反演區域進行相應的網格劃分；

（2）利用IRI2012模型獲得各格網點的電子密度初始值，并把初始值代入第一步建立的像素基電離層模型中；

（3）對斜返電離圖進行反演以獲得電離層電子密度的實時分布，把所得的反演結果代入電離層模型從而對各格網點的電子密度初始值進行初步修正；

（4）利用GPS觀測數據求出在基于像素指標函數的電離層層析反演中待反演區域范圍內每條GPS射線對應的絕對TEC值；

（5）根據WGS-84大地坐標系計算出GPS衛星的瞬時位置，然后根據已知的地面站坐標求解出每條GPS射線在每個格網內截距的長度，從而得出系數矩陣；

（6）利用MART算法進行迭代求解，重建反演區域內的電子密度分布。

3.根據權利要求2所述的基于斜返電離圖和層析成像的聯合反演方法，其特征在于，步驟（1）中，劃分的格網間隔在經度和緯度方向上都取為１°，根據電離層電子密度的分布特性，高度方向上的間隔在500km以下取為10km，500～1000km取為50km，1000km以上取為200km，因此，待反演區域被劃分成共12826個網格點。

4.根據權利要求2所述的基于斜返電離圖和層析成像的聯合反演方法，其特征在于，步驟（4）中，每條GPS射線上的TEC值等于該條射線穿過的相應像素內的截距與該像素內的電子密度值的乘積之和，將范圍擴大，m條射線的情況下，TEC的值可用方程組表示，進一步寫為矩陣形式，為通過GPS觀測求得的m條信號線穿過電離層區域的TEC值所構成的列向量；由于采用像素指標函數，那么每個格網內的電子密度值在某一時刻可假設是常數并均勻分布的，確定了電離層反演區域和反演時刻之后，需要進行層析成像中很重要的工作——層析方程的建立：首先統計出完整穿過待反演區域的GPS射線數目，即該GPS射線與電離層反演區域最上和最下兩個球面的交點均落在反演區域內，然后按照一定的規則對所有的格網點及GPS射線進行排序，為建立層析方程及下一步的迭代求解做準備。

5.根據權利要求2所述的基于斜返電離圖和層析成像的聯合反演方法，其特征在于，步驟（5）中，為了滿足電離層層析成像的精度要求，在計算GPS衛星瞬時位置時考慮地球自轉的影響，忽略極移和歲差的影響。

6.根據權利要求2所述的基于斜返電離圖和層析成像的聯合反演方法，其特征在于，步驟（6）中，每一步修正對應一次TEC測量，即針對一個方程進行，每m步迭代為一輪迭代，m為總的GPS射線數目，在迭代過程中修正的依據是第k步迭代產生的電離層電子密度對應的斜距TEC與實際觀測求出的斜距TEC之比，從而對電離層電子密度逐步做出相應的修正，使圖像趨近于最終解。