[发明专利]一种GNSS实时全球电离层TEC建模方法

说明书

本发明涉及一种电离层建模方法，尤其是涉及一种GNSS实时全球电离层TEC建模方法；该方法主要采用了两种数据源建立实时全球电离层TEC模型，其中预报全球电离层TEC模型作为背景场描述全球电离层TEC的整体趋势，GNSS实时观测数据能够反映各个观测站附近电离层TEC的实时变化和局部变化；结合两种数据源既能够保证全球范围反演电离层TEC的可靠性，又能提高GNSS实时观测数据覆盖地区的模型精度。

技术领域

本发明涉及一种电离层建模方法，尤其是涉及一种GNSS实时全球电离层TEC建模方法。

背景技术

电离层时延误差是实时单频单点定位的主要误差之一，其在天顶方向上对GPS L1频率的影响可达29.2m，在卫星高度角较低时甚至超过87.6m，目前用于实时电离层时延修正的模型主要为广播电离层模型，然而该类模型通常为经验模型，例如Klobuchar模型、NeQuick模型、IRI模型等，这些模型的电离层时延修正率一般只有50%到70%。

基于全球分布的几百个GNSS观测站，能够反演得到高精度的全球电离层TEC模型，其中最终电离层产品通常滞后6到9天，快速电离层产品通常滞后1到2天，部分电离层分析中心也发布了全球电离层TEC预报产品，但是这些产品一般只能描述全球电离层TEC的整体变化趋势，不能准确反映电离层TEC的实时变化和局部变化。

以上的广播电离层模型和GNSS事后或预报全球电离层模型并不满足日益增长的高精度的定位需求，因此建立实时的、高精度的、稳定可靠的全球电离层时延修正模型是当前的研究热点，IGS于2002年成立实时工作组，2007年6月开展IGS实时试验计划，2013年初步形成实时数据与产品服务，国际大地测量协会于2016年成立实时电离层监测工作组，目前，IGS各个分析中心正在进行实时全球电离层TEC模型算法研究和精度验证，取得了一些初步进展。

随着IAG/IGS实时试验计划的启动，越来越多的IGS观测站能够提供实时数据服务，基于全球分布的GNSS实时观测站，建立GNSS实时全球电离层TEC模型成为可能。然而，由于目前IGS实时观测站数量不足且分布不均匀，仅仅依靠GNSS实时观测数据难以实现高精度的全球电离层TEC建模，在电离层观测信息缺乏的地区会产生明显的模型误差；目前已知的实时全球电离层TEC模型算法并不成熟，仍然需要进行大量的研究工作。

发明内容

本发明主要是针对当前GNSS实时观测站数量有限且分布不均匀导致仅仅依靠GNSS实时观测数据无法解算出实时的高精度的全球电离层TEC模型而提出，该发明提供了一种基于GNSS观测数据实时建立高精度全球电离层TEC模型的方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决：

一种GNSS实时全球电离层TEC建模方法，其特征在于：利用全球分布的GNSS事后观测数据建立事后全球电离层TEC模型，根据事后全球电离层TEC模型数据库建立预报全球电离层TEC模型；利用全球有限分布的GNSS实时数据流提取电离层穿刺点处的电离层观测信息，并结合已经生成的预报全球电离层TEC模型生成当前历元的实时全球电离层TEC模型；整个计算步骤如下：

步骤1，根据GNSS事后双频载波和伪距观测数据提取平滑的电离层观测信息，利用球谐函数建立事后GNSS全球电离层TEC模型，同时解算出球谐函数系数和卫星与接收机端的差分码偏差；步骤2，根据当前时间以前的球谐函数模型系数建立模型系数数据库，并采用最小二乘配置法预报全球电离层TEC模型；步骤3，根据预报球谐函数模型系数时间内插出当前历元的球谐函数模型系数；步骤4，根据GNSS实时数据流提取出电离层观测信息，其中卫星和接收机端的差分码偏差直接采用2天前生成的差分码偏差产品；步骤5，结合预报球谐系数和剔除了差分码偏差的实时观测数据采用最小二乘参数估计法建立实时全球电离层TEC模型。