[發明專利]一種基于垂直邊界截斷射線的電離層層析方法

有效

• 申請號: 202010544215.5
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111505702B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 湯俊
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29;G01S19/37
• 代理公司: 西安合創非凡知識產權代理事務所(普通合伙) 61248
• 代理人: 馬英

本發明公開了一種基于垂直邊界截斷射線的電離層層析方法，涉及電離層層析成像技術領域，該方法包括：獲取目標區域中每個體元的初始電離層電子密度和GNSS衛星傳播路徑上的電離層TEC值；對目標區域進行擴展，使目標區域之外一定范圍內的GNSS測站囊括于所述目標區域之內；針對目標區域一定范圍內的GNSS測站，計算垂直邊界的截斷TEC值；針對目標區域內的GNSS測站，計算垂直邊界的截斷TEC值；構建基于垂直邊界截斷TEC值Psubgt;r/subgt;TEC和Psubgt;s/subgt;TEC的三維電離層層析模型。本發明的方法基于穿過垂直邊界的截斷射線構建電離層三維模型，提高了電離層層析反演精度，在GNSS導航定位精度提高和空間環境的減災和防災能力中具有重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及電離層層析成像技術領域，具體涉及一種基于垂直邊界截斷射線的電離層層析方法。

背景技術

電離層層析成像(Computerized?Ionospheric?Tomography,CIT)是空間無線電探測的一種新技術，是CT(Computerized?Tomography,CT)技術在電離層探測中的具體應用。1986年，Austen等首次提出了基于GNSS(Global?Navigation?Satellite?System)的電離層層析成像技術，該技術為確定電離層電子密度結構提供了一種新的理論和技術，可實現三維電離層電子密度的重構，其克服了薄層假設的電離層模型、傳統探測手段以及掩星技術的缺陷，并以探測時間長、范圍廣、費用低、能描述電離層精細結構等諸多優勢，受到國內外電離層研究者們的密切關注。但是，電離層層析方法受多因觀測信息的數量不足、幾何分布不合理及垂直分辨率較低等因素嚴重限制，導致其應用效果較差、亟待進一步提升。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于垂直邊界截斷射線的電離層層析方法。

本發明提供的具體技術方案為：一種基于垂直邊界截斷射線的電離層層析方法，包括：

S1：獲取目標區域中每個體元的初始電離層電子密度和GNSS衛星傳播路徑上的電離層TEC值；

S2：對步驟S1中的目標區域進行擴展，使目標區域之外一定范圍內的GNSS測站囊括于所述目標區域之內；

S3：針對目標區域一定范圍內的GNSS測站，計算垂直邊界的截斷TEC值，記作P_rTEC；

S4：針對目標區域內的GNSS測站，計算垂直邊界的截斷TEC值，記作P_sTEC；

S5：構建基于垂直邊界截斷TEC值P_rTEC和P_sTEC的三維電離層層析模型；

S6：對步驟S5中的電離層層析模型進行解算，反演目標區域的電離層電子密度。

進一步地，所述目標區域的確定包括目標區域的經度、緯度、高度以及時間的確定。

更進一步地，所述P_rTEC的具體計算過程為：

S31：通過NeQuick模型獲取電離層電子密度初值和NeQuick模型作為先驗信息獲取的TEC值TEC₀；

S32：針對目標區域之外一定范圍的GNSS測站，通過所述電離層電子密度初值和TEC₀計算截斷因子λ_r；

S33：通過截斷因子λ_r和GNSS衛星傳播路徑上的電離層TEC值TEC_G計算P_rTEC值。

更進一步地，所述P_rTEC的具體計算過程為：