[发明专利]基于低地球轨道卫星全球电离层总电子含量多层解析方法

权利要求书

1.一种基于低地球轨道卫星全球电离层总电子含量多层解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、按照轨道高度将低地球轨道卫星进行分组；

B、对每组轨道高度的卫星，根据卫星所接收到的导航观测量建立双频电离层延迟计算模型；所述步骤B中，导航观测量来自GPS、BDS、GLONASS和GALILEO四个系统中的一个或多个，每颗导航卫星应提供双频伪距和载波相位测量值，在此基础上双频电离层延迟计算模型表示为：

其中，为双频解算电离层的延迟，N₁-N₂为整周模糊度的单差，表示为：

为电离层双频伪距观测值，和分别为接收机和卫星的双频时钟延迟单差，c为光在自由空间中的传播速度，其中f₁和f₂为卫星信号双频的频率，f₀为参考卫星信号频率，此处f₀＝f₁，ε_p,12和ε_φ,12分别为伪距和载波相位的观测噪声；λ₁和λ₂为f₁和f₂频率对应的波长

C、对步骤B所建立的双频电离层延迟计算模型进行观测误差修正，采用LAMDA算法计算载波相位整周模糊度；

D、得到每组低地球轨道卫星的双频电离层延迟估计值，并计算电离层总电子含量；

E、建立全球电离层总电子含量的多层球壳模型，多层球壳模型的各层高度间隔为200km，各层球壳模型中距离地面的最小高度为300km；

F、对每层球壳模型，建立电离层总电子含量二维分布的多项式模型；所述步骤F中，对每层球壳模型，电离层总电子含量分布的球谐函数模型表示为：

其中，n，m分别是球谐函数的阶次和次数，N，M分别是球谐函数的最大阶次和次数，J_mn为勒德让函数，为电离层穿透点处的纬度，λ为穿透点处的经度，A_mn和B_mn为待估计的函数系数；

G、利用电离层导航观测量求解步骤F中二维分布的多项式模型系数，通过步骤D所求得的低地球轨道卫星电离层总电子含量对多项式模型的阶数进行优化；

H、利用低地球轨道卫星中的掩星观测量对多层球壳模型的计算结果进行修正，以得到最终的全球电离层总电子含量多层解析结果。

2.根据权利要求1所述的基于低地球轨道卫星全球电离层总电子含量多层解析方法，其特征在于：所述步骤A中每组低地球轨道卫星的数目应大于等于24颗，且其星座分布能够满足全球电离层建模的穿透点分布特征。

3.根据权利要求1所述的基于低地球轨道卫星全球电离层总电子含量多层解析方法，其特征在于：所述步骤C中，观测误差包括接收机和卫星的双频时钟延迟单差和观测噪声，通过滑动平均滤波法对接收机和卫星的双频时钟延迟单差和观测噪声进行抑制。

4.根据权利要求1所述的基于低地球轨道卫星全球电离层总电子含量多层解析方法，其特征在于：所述步骤H中，利用低地球轨道卫星中的掩星观测量对多层球壳模型的计算结果进行修正的具体过程为：对于每个球壳高度层，在掩星观测所得电离层电子密度垂直分布廓线上选取对应的观测量，利用电子密度垂直分布廓线计算得到掩星观测电离层总电子含量，将每个高度层的电离层总电子含量分布与掩星观测电离层总电子含量进行融合，作为修正后的电离层总电子含量分布。