[發明專利]一種基于北斗系統的矢量電離層延遲改正方法

有效

• 申請號: 201910904518.0
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110794433B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 李奇;馬冠一;耿長江;萬慶濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺;中國航天時代電子有限公司
• 主分類號: G01S19/40
• 分類號: G01S19/40
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;李彪

本發明公開了一種基于北斗系統的矢量電離層延遲改正方法，該方法包括：利用多個組網的地面監測站分別測量電離層薄殼矢量的電離層延遲；多個組網的地面監測站將穿刺點的五元組矢量電離層延遲觀測值匯總到中心處理站；中心處理站將多個穿刺點的五元組矢量電離層延遲觀測值轉化為格網點矢量電離層延遲，形成矢量電離層產品數據；中心處理站將矢量電離層產品數據通過上傳站上傳至GEO衛星；由GEO衛星在D2導航電文進行播發；利用矢量電離層產品數據進行矢量電離層改正。本發明的方法能夠大幅提高大TEC梯度場景下的電離層延遲校正精度。

技術領域

本發明涉及衛星導航領域，具體涉及一種基于北斗系統的矢量電離層延遲改正方法。

背景技術

在圖1中給出了北斗導航電離層產品相關網元，在現有的矢量電離層延遲改正方法中，一個重要的問題就是假定電離層薄殼的電子密度信息是各向同性的，如圖2所示，對于通過同一個穿刺點的兩個觀測，如果其中一個觀測的衛星在北，接收機在南，另一個觀測的接收機在南，衛星在北，但只要衛星的高度角相同，那么這兩個觀測根據現有技術得到的電離層校正量就是相同的。

但是在客觀上，由于等離子體層貢獻的大量自由電子，電離層的電子密度分布往往不是各項同性的，即圖2中的兩個觀測實際對應的TEC延遲有可能會相差很大，特別是在日出日落時，冬春季夜晚時，或者發生電離層擾動時，這種各項異性的表現尤為嚴重。進而會導致標量電離層改正的誤差增大，結果變差。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術缺陷，提出了一種新的基于北斗系統的矢量電離層延遲改正方法。

為了實現上述目的，本發明提出了一種基于北斗系統的矢量電離層延遲改正方法，該方法包括：

利用多個組網的地面監測站分別測量電離層薄殼矢量的電離層延遲；

多個組網的地面監測站將穿刺點的五元組矢量電離層延遲觀測值匯總到中心處理站；

中心處理站將多個穿刺點的五元組矢量電離層延遲觀測值轉化為格網點矢量電離層延遲，形成矢量電離層產品數據；

中心處理站將矢量電離層產品數據通過上傳站上傳至GEO衛星；由GEO衛星在D2導航電文進行播發；

利用矢量電離層產品數據進行矢量電離層改正。

作為上述方法的一種改進，所述利用多個組網的地面監測站分別測量電離層薄殼矢量的電離層延遲；具體為：

每個地面監測站利用北斗雙頻觀測，計算總電子含量的基本方程為：

VTEC＝STEC*cosχ (1)

STEC＝n₀(ρ₂-ρ₁)+B_r+B_s (2)

ρ₁和ρ₂表示對應雙頻載波的偽距觀測；n₀＝8.991*10¹⁶m^-3是一個常數；STEC和VTEC分別表示垂直向和斜向的電離層電子濃度總含量；參數B_r和B_s是該地面監測站和北斗導航衛星的硬件偏差；χ是穿刺點的天頂角。

作為上述方法的一種改進，所述穿刺點的五元組矢量電離層延遲觀測值為：[lon，lat，VTEC，x，y]，其中lon，lat分別為穿刺點的經度，緯度；[x y]表示該穿刺點的電磁波傳播路徑在電離層薄殼上的投影矢量，x表示東向分量，東向為正，y表示南向分量，南向為正。

作為上述方法的一種改進，所述中心處理站將多個穿刺點的五元組矢量電離層延遲觀測值轉化為格網點矢量電離層延遲，形成矢量電離層產品數據；具體包括：