[发明专利]一种基于GNSS的电离层VTEC闭环测试系统及方法

说明书

本发明提出一种基于GNSS的电离层VTEC闭环测试系统，该系统包括BDS/GPS卫星信号模拟器用于产生卫星下行导航信号，还用于加载对流层模型、电离层模型，并实现卫星信号经过对流层延时、电离层延时的实时模拟；BDS/GPS双模TEC测试接收机，用于接收所述卫星信号并生成电离层延迟改正模型；电离层VTEC测试上位机软件根据所述电离层延迟改正模型得到跟踪环路的原始观测量和接收机的定位解算信息；所述电离层VTEC测试上位机软件还用于获取接收机与卫星的硬件延迟、电离层VTEC数据、经纬度偏差以及高度偏差；所述电离层VTEC测试上位机软件还用于根据接收机与卫星的硬件延迟、电离层VTEC数据、经纬度偏差以及高度偏差判断电离层延迟改正模型的质量。

技术领域

本发明属于GPS卫星导航处理领域，具体涉及一种基于GNSS的电离层VTEC闭环测试系统及方法。

背景技术

由于电离层中含有大量的电离成分，对无线电信号的传播影响显著，并会折射无线电信号和造成无线信号的能量损失。对于短波信号，电离层会对其产生反射作用，这也常常被应用在超远距离的无线电通信上。但对于如通信卫星、导航卫星等发出的信号，其频率较高，会直接穿透电离层，并受到电离层不规则体的影响，造成信号的幅度、相位、时延等有时发生快速的抖动，电离层延迟也是接收机定位最大的误差源之一。

电离层是空间环境中一个极其复杂多变的媒介,也是全球导航卫星系统(GNSS)应用于民航领域中一个最大的误差源。当电离层中由于电子密度不均匀发生强闪烁时,可能会导致穿越其中的GNSS信号深衰落,甚至造成GNSS接收机载波跟踪环路失锁及信道丢失。由于强闪烁可能会严重降低GNSS航空可用性,所以对其特性研究就显得十分重要。只有得到精确地电离层延迟模型,精确的分析出电离层的总电子含量,才能确保GNSS信号在航空领域中安全可靠的使用。电离层的变化与地球地磁场以及太阳活动息息相关。特别是近些年来，人们越来越多的通过对电离层的观测和分析来开展对太阳黑子活动的研究。与此同时，地震与电离层的关系也受到了越来越多的关注，通过研究电离层来研究地震也逐渐成为地震研究领域的一个热点。但是这些其他电离层分支研究都是以知晓电离层各点VTEC为前提，因此精准的获得电离层各点的VTEC尤为重要。因此研究完整的电离层VTEC闭环测试系统已成为大势所趋。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于GNSS的电离层VTEC闭环测试系统及方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于GNSS的电离层VTEC闭环测试系统，该测试系统包括BDS/GPS卫星信号模拟器、BDS/GPS双模TEC测试接收机和电离层VTEC测试上位机软件；

所述BDS/GPS卫星信号模拟器用于产生卫星下行导航信号，还用于加载对流层模型、电离层模型，并实现卫星信号经过对流层延时、电离层延时的实时模拟；

所述BDS/GPS双模TEC测试接收机，用于接收所述卫星信号并生成电离层延迟改正模型；

所述电离层VTEC测试上位机软件根据所述电离层延迟改正模型得到跟踪环路的原始观测量和接收机的定位解算信息；所述电离层VTEC测试上位机软件还用于获取接收机与卫星的硬件延迟、电离层VTEC数据、经纬度偏差以及高度偏差；所述电离层VTEC测试上位机软件还用于根据接收机与卫星的硬件延迟、电离层VTEC数据、经纬度偏差以及高度偏差判断电离层延迟改正模型的质量。

可选地，所述电离层VTEC测试上位机软件基于BP神经网络和VTEC多项式模型算法对电离层延时改正模型进行优化。

可选地，利用BP神经网络对VTEC多项式模型进行模型补偿。

可选地，所述多项式模型为：