[發明專利]一種基于折半搜索算法的電離層穿刺點坐標計算方法

在審

• 申請號: 201610088229.4
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105738919A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 余龍飛;胡伍生;韓理想
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于折半搜索算法的電離層穿刺點坐標計算方法，步驟S1是初始化折半搜索算法的參數；步驟S2是探測位置的計算、判定探測位置是否滿足要求；步驟S3是更新邊界條件，然后回到步驟S2；步驟S4是結束。本發明通過折半搜索算法計算電離層穿刺點的位置，克服了目前傳統的三角公式計算電離層穿刺點只能得到近似坐標的弱點，有效的保證了電離層穿刺點始終在接收機與導航衛星之間的線段上，也保證了中心電離層模型是一個相對于地球橢球的固定高度橢球面，有利于高精度的電離層相關研究。并且，本發明提出的折半搜索算法計算電離層穿刺點坐標的精度優于現有技術。

技術領域

本發明涉及電離層穿刺點坐標的計算，特別是涉及一種基于折半搜索算法的電離層穿刺點坐標計算方法。

背景技術

地球上的電離層是位于地球上高度約為60km到1000km被太陽和宇宙射線電離的高層大氣，主要有D層、E層和F層組成，其中F層又分為F1層和F2層。由于電離層會對電磁波的傳播產生一定影響，因此在利用導航衛星導航定位時，電離層誤差是影響導航定位精度的主要誤差因素之一。電離層誤差對導航衛星信號產生的影響采用在信號傳播路徑上單位面積內的一個柱體所含電子總數表示，一般稱為信號傳播路徑上的總電子含量(TEC)。利用這種方式求解信號傳播路徑上的總電子含量相對比較復雜，通常將整個電離層壓縮為一個單層用以簡化計算。這個單層被稱為中心電離層，并且假設認為整個電離層的電子含量都集中在這個單層上。導航衛星信號傳播路徑與中心電離層的交點通常稱為電離層穿刺點。

基于導航衛星對于電離層的相關研究都會用到電離層穿刺點的計算，如電離層單層建模，導航衛星和接收機的碼間偏差計算等。因此獲得電離層穿刺點的精度會影響電離層的相關研究。目前精確計算穿刺點坐標的方法主要是采用三角公式進行推導。這個方法是將中心電離層看作一個地球半徑加上中心電離層高度的圓球面，所得的電離層穿刺點坐標是用地球橢球的大地坐標表示，所以這種方法得到的電離層穿刺點坐標只能是一種近似坐標，而且這種近似坐標并不能保證電離層穿刺點在在接收機與導航衛星之間的線段上。電離層穿刺點坐標采用的是地球橢球的大地坐標，相對應的中心電離層應該是一個相對于地球橢球的橢球面。同時隨著對電離層研究的不斷深入，目前計算電離層穿刺點的方法并不能滿足當前研究需求，因此獲取電離層穿刺點的高精度坐標將對今后電離層相關研究具有重要的意義。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種高精度的基于折半搜索算法的電離層穿刺點坐標計算方法。

技術方案：為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的基于折半搜索算法的電離層穿刺點坐標計算方法，包括以下的步驟：

S1：初始化折半搜索算法的參數：初始化上邊界、下邊界和中心電離層的橢球高；

S2：探測位置的計算、判定探測位置是否滿足要求：根據上邊界和下邊界計算探測位置的大地空間直角坐標，并將探測位置的大地空間直角坐標轉換成大地坐標；將探測位置的橢球高與中心電離層的橢球高進行比較，判定探測位置是否滿足要求：如果探測位置的橢球高與中心電離層的橢球高相等，則探測位置滿足要求，進行步驟S4；否則，進行步驟S3；

S3：更新邊界條件，然后回到步驟S2；

S4：結束。

進一步，所述步驟S1包括以下的步驟：

S1.1：初始化上邊界