[发明专利]一种GPS电离层TEC层析方法

说明书

技术领域

本发明属于大气观测技术领域，具体指的是一种GPS电离层TEC层析方法。

背景技术

电离层是地球高层大气被电离了的部分，包括从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域。电离层是一种微弱的电离气体，其中存在相当多的自由电子和离子，能改变电磁波的传播速度，使电磁波发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收，从而对短波通讯、卫星通讯和导航定位等产生严重影响。

电离层电子浓度总含量（Total Electron Content，TEC）又称电离层电子浓度柱含量、积分含量、总电子含量等，是单位面积内电子浓度沿卫星信号传播路径的积分。TEC是一个表征电离层物理特征的重要参量，对于电离层物理理论、电磁波传播理论及应用等研究都具有十分重要的意义。

CT是计算机体层摄影术（Computed Tomography，CT）的简称，在CT的发展过程中还曾被称为：计算机辅助断层摄影、计算机横断面体层摄影、计算机横断面轴向体层摄影等。CT技术可以在不破坏物质结构的前提下，根据物体周边所获取的物理观测量的投影数据，运用一定的数学变换，通过计算机处理，重建物体某一层面上的二维图像，并依据一系列二维图像构建物体某些部分的三维图像，该技术广泛应用于医学、海洋学、声学遥感等诸多研究领域。

GPS卫星信号在传输过程中受到电离层影响产生延迟和弯曲，TEC与GPS信号电离层延迟密切相关。因此通过一定的数学模型，利用GPS卫星信号电离层延迟信息反演电离层TEC，并进一步建立一定观测区域内电离层TEC三维图像，即是GPS电离层TEC层析技术。电离层层析技术是一种全天候、大范围的电离层探测技术，对于监测和研究电离层不同尺度不均匀性、电离层环境、电离层时空变化、电离层异常变化、建立电离层预报模型以及电离层全范围的监测均具有重要的科学意义和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提出一种GPS电离层TEC层析方法。所述方法针对传统GPS电离层TEC层析方法计算繁琐、不利于编程的问题，给出了层析投影矩阵的新的求解方法，实现了基于GPS观测数据方便、快捷、高效地进行电离层TEC层析计算。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种GPS电离层TEC层析方法，具体步骤如下：

步骤1，获取GPS观测数据；

步骤2，对照GPS精密星历，利用拉格朗日插值方法内插卫星任意时刻坐标；

步骤3，探测并修复GPS周跳；

步骤4，计算GPS相位平滑伪距；

步骤5，计算电离层电子浓度总含量TEC值；

步骤6，由卫星和测站坐标，计算层析投影矩阵A，A的表达式为：