[发明专利]一种基于多源数据融合的全球电离层格网生成方法

说明书

本发明提供一种基于多源数据融合的全球电离层格网生成方法，通过全球陆地地区均匀分布的GNSS基准站观测数据获得卫星视线方向上的伪距无几何组合观测值，通过海洋测高卫星观测数据弥补GNSS监测站在海洋地区的数据缺失，通过掩星观测数据提供的电子密度垂直分布信息，弥补GNSS观测值在测站稀疏地区的数据缺失；采用顾及系统差异及电离层活动特性的定权方法确定不同卫星导航系统观测值的权重；由此可见，本发明通过多模卫星导航系统的观测数据提高数据观测量，实现不同卫星导航系统之间的优势互补，从而提升全球电离层格网精度，进而提高全球卫星导航定位的精度。

技术领域

本发明属于卫星导航、无线电波传播以及空间电离层等技术领域，尤其涉及一种基于多源数据融合的全球电离层格网生成方法。

背景技术

全球卫星导航(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)通过空间卫星向用户端接收机发送L波段的无线电信号，用户端GNSS接收机捕获信号后进行测量与处理，可将相应结果应用于多个领域。目前，全球卫星导航系统主要包括：美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国BDS系统。GNSS在不断发展的过程中，依然以面向用户终端提供具备较高精度的实时服务为总的发展趋势，同时，多模GNSS的共存、兼容与互操作，以及多源数据的融合也已经成为当前卫星导航领域研究的必然方向。

多卫星导航系统的空间卫星天线发射的无线电信号，经过地球大气层被用户端天线接收。信号在大气传播过程中由于电离层的影响，会产生数米甚至数百米的延迟误差。由于电离层的物理特性，这种误差是GNSS在导航、定位和授时等应用中主要误差源之一。双频/多频的卫星导航用户可以通过不同观测量的组合消除电离层的影响，但对于单频用户来说，必须通过广播电离层延迟修正以及广域增强系统电离层延迟修正的方法削弱电离层误差。广播电离层延迟修正参数由GNSS通过导航电文播发，但其修正精度约为60％-75％；广域增强系统电离层延迟修正方法主要采用全球电离层格网模型(Global IonosphericMap，GIM)，通过通信链路播发给用户，修正精度约为85％。

全球电离层格网基于系统基准站观测数据生成，存在一定的精度限制：由于基准站分布不均匀，在测站稀疏地区及海洋地区，GIM改正精度有限；传统的基于单/双卫星系统(GPS,GLONASS)观测数据的电离层格网生成方法无法充分顾及四系统GNSS的优势，观测数据的质量也会影响到GIM的改正精度。随着用户端精度需求的不断提高，现有的全球电离层格网模型生成方法通常难以满足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于多源数据融合的全球电离层格网生成方法，能够实现不同卫星导航系统之间的优势互补，从而提升全球电离层格网精度，进而提高全球卫星导航定位的精度。

一种基于多源数据融合的全球电离层格网生成方法，包括以下步骤：

S1：获取GNSS基准站卫星视线方向上的伪距无几何组合观测值

S2：通过海洋测高卫星获取海洋上空的电离层延迟信息VTEC₁，同时，通过掩星观测数据获取掩星观测覆盖区域的电离层延迟信息VTEC₂；

S3：获取伪距无几何组合观测值电离层延迟信息VTEC₁以及电离层延迟信息VTEC₂的权重；

S4：采用球谐函数来表征电离层垂直总电子含量：

其中，VTEC(β,λ)表示电离层穿刺点(β,λ)处的电离层垂直总电子含量；β与λ分别表示穿刺点的纬度与经度；n_dmax表示球谐函数的最大度数；表示n度m阶的正则化勒让德函数；与表示待估模型参数；

S5：采用最小二乘法求解待估模型参数与