[发明专利]一种电离层残差扰动量的检测方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种电离层残差扰动量的检测方法、装置及系统。

背景技术

对GPS(Global Positioning System，全球定位系统)地基遥测应用而言，TEC(Total Electron Content，电离层电子总含量)是使卫星无线电波在传播过程中产生信号延迟的最主要因素，精确预测并扣除电离层延迟作用是地基GPS大气水汽遥测技术可得以实用的前提。

当GPS测站间距离大于100km时，可以通过加入CODE(the Center for Orbit Determination in Europe，欧洲定轨中心)提供的GIM(Global Ionosphere Map，全球电离层分析与预测产品)模型来消去电离层误差；GNSS(Global Navigation satellite Systems，全球卫星导航系统)国际服务组织IGS(The International GNSS Service)通过其下的CODE等地基GPS基准网数据处理与分析中心，每天公开提供GIM，为全球大气电离层活动提供了有效的监测、预报与服务。GIM模型为全球电离层模型，这种模型是根据大量的实际观测值建立起来的，总体精度很好，但电离层中的一些不规则变化会会被平滑掉，难以从模型中得到反映。

目前的一种做法是采用瑞士Berne大学天文学研究学员研制的Bernese软件进行地基GPS数据的处理分析，通过分析长时间序列地基GPS观测数据获取相关GPS测站精度为毫米级的初始坐标，然后采用L₄线性组合的解算方法，同时引入CODE-GIM数据，计算得到单个GPS测站到单颗卫星的电离层RO(Residual Observation，残差扰动观测量)。

双频GPS接收机通过GPS卫星载波相位信号L₁和L₂的线性组合L₃来消去电离层延迟，但是单频GPS接收机因只有一个载波而无法消去电离层的影响，电离层误差就成为了最大的误差来源，并远大于对流层延迟误差；所以单独使用单频地基GPS接收机就很难推算出对流层总延迟。当GPS测站间距离大于100km时，可以通过加入欧洲定轨中心CODE提供的全球电离层GIM模型来消去电离层误差；当测站间距离小于10km时，测站间的电离层特性相关性强，因此可以通过双差的方法消去电离层误差；但当测站间距离为几十公里时，站间电离层特性相关性较小，无法用双差的方法消除，也无法由GIM模型消除。

因此，Rocken等于2000年提出了用线性建模方法建立的区域精细电离层订正方法(即HiRIM方法)，以消除站距为几十公里的接收机天线处电离层误差的技术。该项技术先通过Bernese软件求得区域中(站距小于几十公里)所有双频站双差观测值的残差，然后根据Alber等于2000年提出的理论计算得到单条斜向路径上的电离层残差扰动观测量RO，最后就可以利用线性拟合的方法求出基于CODE-GIM的电离层修正模型，该修正模型与CODE-GIM模型能够合并生成高分辨率的HiRIM模型。HiRIM模型能够很好地消除电离层延迟误差，使得单双频接收机混合布网监测大气水汽的想法得以实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供如何模拟和预报电离层残差扰动量，以提高单频地基GPS测站的定位精度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种电离层残差扰动量的检测方法，使用在包含多个GPS接收机的检测系统中，所述多个GPS接收机至少包括多个双频GPS接收机；所述方法包括：

在所述检测系统中选择多个双频GPS接收机；

对于所选择的各双频GPS接收机，分别根据该双频GPS接收机测得的电离层残差扰动观测量y、以及该双频GPS接收机的经度和纬度坐标x₁、x₂，得到对应于该双频GPS接收机的第一关系式：

y＝a₁x₁²+a₂x₂²+a₃x₁+a₄x₂+a₅x₁x₂+a₆；