[发明专利]一种基于折半搜索算法的电离层穿刺点坐标计算方法

说明书

本发明公开了一种基于折半搜索算法的电离层穿刺点坐标计算方法，步骤S1是初始化折半搜索算法的参数；步骤S2是探测位置的计算、判定探测位置是否满足要求；步骤S3是更新边界条件，然后回到步骤S2；步骤S4是结束。本发明通过折半搜索算法计算电离层穿刺点的位置，克服了目前传统的三角公式计算电离层穿刺点只能得到近似坐标的弱点，有效的保证了电离层穿刺点始终在接收机与导航卫星之间的线段上，也保证了中心电离层模型是一个相对于地球椭球的固定高度椭球面，有利于高精度的电离层相关研究。并且，本发明提出的折半搜索算法计算电离层穿刺点坐标的精度优于现有技术。

技术领域

本发明涉及电离层穿刺点坐标的计算，特别是涉及一种基于折半搜索算法的电离层穿刺点坐标计算方法。

背景技术

地球上的电离层是位于地球上高度约为60km到1000km被太阳和宇宙射线电离的高层大气，主要有D层、E层和F层组成，其中F层又分为F1层和F2层。由于电离层会对电磁波的传播产生一定影响，因此在利用导航卫星导航定位时，电离层误差是影响导航定位精度的主要误差因素之一。电离层误差对导航卫星信号产生的影响采用在信号传播路径上单位面积内的一个柱体所含电子总数表示，一般称为信号传播路径上的总电子含量(TEC)。利用这种方式求解信号传播路径上的总电子含量相对比较复杂，通常将整个电离层压缩为一个单层用以简化计算。这个单层被称为中心电离层，并且假设认为整个电离层的电子含量都集中在这个单层上。导航卫星信号传播路径与中心电离层的交点通常称为电离层穿刺点。

基于导航卫星对于电离层的相关研究都会用到电离层穿刺点的计算，如电离层单层建模，导航卫星和接收机的码间偏差计算等。因此获得电离层穿刺点的精度会影响电离层的相关研究。目前精确计算穿刺点坐标的方法主要是采用三角公式进行推导。这个方法是将中心电离层看作一个地球半径加上中心电离层高度的圆球面，所得的电离层穿刺点坐标是用地球椭球的大地坐标表示，所以这种方法得到的电离层穿刺点坐标只能是一种近似坐标，而且这种近似坐标并不能保证电离层穿刺点在在接收机与导航卫星之间的线段上。电离层穿刺点坐标采用的是地球椭球的大地坐标，相对应的中心电离层应该是一个相对于地球椭球的椭球面。同时随着对电离层研究的不断深入，目前计算电离层穿刺点的方法并不能满足当前研究需求，因此获取电离层穿刺点的高精度坐标将对今后电离层相关研究具有重要的意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种高精度的基于折半搜索算法的电离层穿刺点坐标计算方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的基于折半搜索算法的电离层穿刺点坐标计算方法，包括以下的步骤：

S1：初始化折半搜索算法的参数：初始化上边界、下边界和中心电离层的椭球高；

S2：探测位置的计算、判定探测位置是否满足要求：根据上边界和下边界计算探测位置的大地空间直角坐标，并将探测位置的大地空间直角坐标转换成大地坐标；将探测位置的椭球高与中心电离层的椭球高进行比较，判定探测位置是否满足要求：如果探测位置的椭球高与中心电离层的椭球高相等，则探测位置满足要求，进行步骤S4；否则，进行步骤S3；

S3：更新边界条件，然后回到步骤S2；

S4：结束。

进一步，所述步骤S1包括以下的步骤：

S1.1：初始化上边界