[發明專利]適用于區域電離層垂直總電子含量建模的改進多項式模型的建模方法

在審

• 申請號: 201710093239.1
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106934113A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 胡伍生;韓理想;余龍飛;孫博
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 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

技術領域

本發明涉及全球導航系統領域，特別是涉及適用于區域電離層垂直總電子含量建模的改進多項式模型的建模方法。

背景技術

GNSS電離層建模研究和應用中，主要分為兩類電離層模型：一類是經驗模型，包括GPS中使用的Klobuchar模型、IRI模型、Bent模型等，經驗模型比較復雜且修正效果較差，一般不適用于高精度的電離層延遲建模和GNSS定位中；另一類是基于高精度GNSS雙頻觀測數據構建的擬合電離層模型，根據建模區域的不同，一般常用的電離層模型包括下面三種：多項式模型(POLY)、球諧函數模型(SHF)、三角級數(TSF)模型。然而，現有技術中這三種電離層模型的電離層延遲的擬合精度較低，因此有必要研究出一種擬合精度高的模型。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種能夠解決現有技術中存在的缺陷的適用于區域電離層垂直總電子含量建模的改進多項式模型的建模方法。

技術方案：為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的適用于區域電離層垂直總電子含量建模的改進多項式模型的建模方法，包括以下步驟：

S1：獲取區域觀測點的穿刺點地理經緯度信息和相應時刻的電離層垂直總電子含量信息；

S2：通過已知數據轉化獲得太陽時角差、地磁緯度和地方時的信息；

S3：選定模型參數，構建計算量與所選參數的方程，建立區域電離層垂直總電子含量模型；

S4：通過最小二乘法計算改進的多項式模型參數，完成區域電離層垂直總電子含量模型的構建。

進一步，所述步驟S1中，區域觀測點的穿刺點地理經緯度信息通過式(1)和式(2)得到：

式(1)中，λ_i為區域觀測點的穿刺點地理經度，λ₀為測站接收機的地理經度，Ψ_pp為地心張角，如式(3)所示，A為衛星方位角，為區域觀測點的穿刺點地理緯度；

式(2)中，為測站接收機的地理緯度；

式(3)中，E為衛星高度角，R為地球半徑，H為電離層單層模型的等效高度。

進一步，所述步驟S2中，太陽時角差、地磁緯度和地方時分別通過式(4)、(5)和(6)得到：

ΔS＝(λ-λ₀)+(t-t₀)(4)

式(4)中，ΔS為太陽時角差，λ為穿刺點經度，λ₀為測站接收機的地理經度，t為觀測時刻點，t₀為建模時間段的中間時刻點；

式(5)中，為地磁緯度，為北磁極的地理緯度，為區域觀測點的穿刺點地理緯度，λ_i為區域觀測點的穿刺點地理經度，λ_S為北磁極的地理經度；

τ＝UTC+λ/15°(6)

式(6)中，τ為地方時，UTC為協調世界時。

進一步，所述步驟S3中，區域電離層垂直總電子含量模型如式(7)所示：

式(7)中，VTEC為區域電離層垂直總電子含量，a₀₀、a₀₁、a₀₂、a₁₀、a₁₁、a₁₂、a₂₀、a₂₁、a₂₂、b₀₁、b₀₂、b₀₃、b₀₄和b₀₅均為待求系數，ΔS為太陽時角差，為穿刺點距離區域中心緯度的差值，為地磁緯度，τ為地方時。

有益效果：本發明公開了一種適用于區域電離層垂直總電子含量建模的改進多項式模型的建模方法，該方法很好的保留了傳統多項式擬合模型在空間曲面擬合上的優勢，并顧及了電離層延遲信息隨時間的非線性振動特性，較好的模擬了區域電離層的時空變化特征，相比傳統的多項式模型精度得到了提高。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式的改進多項式模型與傳統的9-DPM模型的建模效果對比圖；

圖1(a)為前55條檢驗數據；

圖1(b)為后56條檢驗數據；

圖2為本發明具體實施方式的0:00UTC時刻電離層延遲實際空間分布圖；

圖3為本發明具體實施方式的0:00UTC時刻POLY-SIN模型的改正偏差的空間分布圖；