[发明专利]LEO卫星增强的GNSS电离层归一化与融合建模方法

权利要求书

1.一种LEO卫星增强的GNSS电离层归一化与融合建模方法，其特征在于，所述LEO卫星增强的GNSS电离层归一化与融合建模方法包括以下步骤：

步骤一，基于GNSS和LEO卫星原始观测数据提取获得包含伪距/相位硬件延迟偏差的电离层总电子含量观测值；

步骤二，确定LEO卫星、GNSS卫星及LEO卫星星载接收机和GNSS地面接收机的伪距/相位各项硬件延迟偏差参数，并对电离层总电子含量观测值中的硬件延迟进行改正，获取不含硬件延迟偏差的电离层总电子含量观测值；

步骤三，利用电离层电子密度场模型对只能探测部分路径的LEO卫星电离层总电子含量观测值转换到全路径；

步骤四，利用半参数最小二乘模型进行GNSS卫星与LEO卫星电离层观测值系统间偏差的电离层未知参数估计，构建高精度、高分辨率电离层模型；

步骤四中，所述利用半参数最小二乘模型进行GNSS与LEO卫星电离层观测值系统间偏差的电离层未知参数估计包括：

引入半参数最小二乘模型，将这种偏差值视为非参数参量，从偶然误差中分离出来，其观测方程表示为下式：

L＝BX+S+Δ；

式中，L为观测向量；Δ为误差向量；B为列满秩设计矩阵；P为对称正定方阵，是观测值L的权；S＝(s₁,s₂,…,s_n)^T为描述不同类电离层观测值之间未模型化系统偏差，即半参数分量；

获取公式L＝BX+S+Δ中参数分量和非参数分量的唯一解中，在平差准则中引入正规化矩阵和平滑因子，即：

式中，R为一个适当的正定矩阵，成为正规化矩阵；α为一个给定的纯量因子，在极小化过程中在V与之间起平衡作用；

由公式L＝BX+S+Δ和得未知参数X的估值为：

通过选取合适的平滑因子α和正规化矩阵R，得到非参数分量的估计值和参数分量的估计值当正规化矩阵R正定时，非参数分量S和参数分量X以及偶然误差从观测值中分离出来；

对于未知参数中的电离层模型参数，采用球谐函数模型，表示为：

式中，n,m分别为球谐函数的阶数，次数，n_max为球谐函数展开的最大阶数；为规格化的勒让德函数；为电离层穿刺点处的地磁或地理纬度；s＝λ-λ₀为穿刺点的日固经度，λ、λ₀分别为穿刺点和太阳的经度；为待估的球谐函数系数。

2.如权利要求1所述LEO卫星增强的GNSS电离层归一化与融合建模方法，其特征在于，步骤一提取获得包含伪距/相位硬件延迟偏差的电离层总电子含量观测值的方法包括：

相位平滑伪距法，利用相位和伪距受电离层影响大小相等、符号相反的特性，基于伪距观测值提供的模糊度基准求得电离层TEC观测值；

不考虑相位小数偏差或将相位小数偏差合并到整周模糊度中，记作和则伪距和相位的电离层观测值的基本观测方程简写为下公式：

直接将无几何距离伪距值和相位值求和，得到相位模糊度值Na，如下公式所示：

上式中，受伪距观测值噪声的影响，单历元求解的模糊度误差大；鉴于模糊度在一个连续观测弧段内，假设不发生周跳，相位模糊度值不发生改变；通过对一个连续弧段取平均求模糊度的方式削弱伪距观测值噪声的影响；若连续弧段长度为n个历元，k表示历元号，则有：

联合公式相位观测方程，得：

则计算基于相位平滑伪距观测值获得的电离层TEC值。

3.如权利要求1所述LEO卫星增强的GNSS电离层归一化与融合建模方法，其特征在于，步骤一提取获得包含伪距/相位硬件延迟偏差的电离层总电子含量观测值的方法进一步包括：

利用基于GNSS非差模糊度整数解法对观测网数据以及IGS提供精度轨道、钟差、天线信息逐站进行标准模式的PPP解算，获得无电离层组合模糊；同时，基于观测网原始观测数据获取MW组合观测值，利用直接平均后取整的方式获取宽巷整数模糊度；

利用获得的无电离层组合模糊和宽巷整数模糊度计算得到窄巷实数模糊度，并利用LAMBDA方法固定窄巷模糊度；

将固定后的宽巷和窄巷模糊度回代到无几何距离组合观测值的观测方程中，得到相应的电离层TEC观测值。