[发明专利]一种适用于GNSS电离层层析的ACMART方法

说明书

本发明公开了一种用于GNSS电离层层析的ACMART方法，包括以下步骤：S1，利用射线穿过格网的截距与格网电子密度相乘，构建新的迭代模型，在不同电子密度的格网内重新分配电离层总电子含量实测值与反演值之间的误差；S2，发展自适应的迭代因子；S3，根据相邻格网间电离层电子密度的连续性和平滑性分布特性，进行平滑约束。本发明在GNSS导航定位精度提高和空间环境的减灾和防灾能力具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及GNSS电离层层析技术，具体涉及一种适用于GNSS电离层层析的ACMART方法。

背景技术

目前，电离层层析成像技术是一种能够有效反演电离层电子密度的电离层多维探测技术。1986年，Austen等首次提出了电离层层析成像技术的设想：利用多个卫星地面站测量传播路径上的电离层总电子含量(Total Electron Content, TEC)，应用层析成像技术重构出电离层二维电子密度分布，其后国际上相继开展了对这一设想的许多实验和理论研究，实现了三维乃至四维的电离层结构的重构，不仅能反映电离层的水平结构变化，而且能反映垂直结构的变化。由于有限视角和稀疏布站，导致参与建模的数据信息不足及其衍生的层析模式所固有的不适定性问题。为此，国内外相关研究者提出了多种方法来克服不适定性问题对电离层层析反演结果带来的不利影响。乘法代数重构算法(MultiplicativeAlgebraic Reconstruction Technique, MART)由于迭代收敛速度快，且迭代结果皆为正值，在电离层层析反演中得到广泛应用。

乘法代数重构算法(multiplicative algebraic reconstruction techniques,MART)是基于最大熵原理提出的，是计算机断层扫描中一种常用的算法，是Gordon等在1970年首次提出的，并有Raymund等在1990首次应用于电离层层析重构中。其操作步骤与代数重构算法类似，不同的是每一步迭代修正以乘法的形式进行。该算法表示如下：

式中，为每一步迭代的松弛因子，。该算法收敛性不甚明确，但在电离层层析中应用MART时尚未有不收敛的情况。如今，该算法广泛应用于电离层电子密度重构过程中，其优点是迭代速度快，迭代结果为正值，这与电离层电子密度为正值这样特性正好相符。

现有技术存在的问题：

电离层层析是将电离层总电子含量实测值与反演值之间的误差按截距所占的权重比进行分配，然而，该方法仅以射线截距作为误差分配的唯一依据，未考虑格网电子密度对模型的影响；

该方法的迭代松弛因子为固定常数，导致噪声误差在不同电子密度格网内的传播不平衡，影响了电离层层析反演精度；

对于层析区域内没有任何射线穿过的格网，迭代收敛后，这些格网电子密度值与先验模型给出的初值一致，影响了电离层层析反演精度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于GNSS电离层层析的ACMART方法；利用射线穿过格网的截距与格网电子密度相乘，构建新的迭代模型，在不同电子密度的格网内重新分配电离层总电子含量实测值与反演值之间的误差，合理分配迭代差值；发展一种自适应的迭代因子，有效克服噪声误差对层析结果精度的影响；根据相邻格网间电离层电子密度的连续性和平滑性分布特性施加平滑约束，有效克服层析区域内一些格网没有任何射线穿过导致层析结果精度较低的影响。

本发明采用的技术方案是：一种用于GNSS电离层层析的ACMART方法，包括以下步骤：

S1，利用射线穿过格网的截距与格网电子密度相乘，构建新的迭代模型，在不同电子密度的格网内重新分配电离层总电子含量实测值与反演值之间的误差；

S2，发展自适应的迭代因子；

S3，根据相邻格网间电离层电子密度的连续性和平滑性分布特性，进行平滑约束。