[发明专利]一种提高迭代初值精度的电离层层析成像方法

权利要求书

1.一种提高迭代初值精度的电离层层析成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将电离层区域分割成多个网格，确定每个网格的坐标，并基于电离层IRI经验模型确定每个网格的电子密度初值；

S2、在电离层区域下方间隔设置多台垂测仪，并利用垂测仪结合星载全极化SAR数据确定多个不同点的垂直电子密度；

S3、根据利用垂测仪结合星载全极化SAR数据确定的垂直电子密度，对相应网格的电子密度初值进行更新；

S4、利用GPS获取不同路径的多条射线并反演各条射线对应的TEC值，分别记录GPS探测时的GPS卫星坐标与接收站坐标；

S5、计算每条射线在每个网格中的投影长度；

S6、利用每个网格的电子密度初值、各条射线在每个网格中的投影长度及各条射线对应的TEC值，基于乘法代数重建法进行层析成像迭代反演，经过多次迭代后，求得电离层区域的电子密度分布。

2.根据权利要求1所述的提高迭代初值精度的电离层层析成像方法，其特征在于：

所述步骤S2中，利用垂测仪结合星载全极化SAR数据确定多个不同点的垂直电子密度时，对于电离层峰值高度以下的电子密度信息，直接由垂测仪测量得到对应的垂直电子密度，对于电离层峰值高度处及以上的电子密度信息，通过α-Chapman模型结合垂测仪与星载全极化SAR数据推算得到对应的垂直电子密度。

3.根据权利要求2所述的提高迭代初值精度的电离层层析成像方法，其特征在于：

所述步骤S2中，α-Chapman模型包括：

其中，N(h)表示高度h处的电子密度，z表示虚高，N_mF₂为峰值高度h_mF₂处的电子密度，H_T表示标高。

4.根据权利要求3所述的提高迭代初值精度的电离层层析成像方法，其特征在于：

所述步骤S2中，通过α-Chapman模型结合垂测仪与星载全极化SAR数据推算得到对应的垂直电子密度时，利用垂测仪结合星载全极化SAR数据推算标高H_T，包括：

首先，以星载全极化SAR探测地面上的各垂测仪，利用星载全极化SAR数据确定多条SAR对应射线，并确定各条射线对应的总TEC值TEC_SAR；

其次，确定电离层区域上剖面到SAR卫星高度的总电子含量TEC_T，TEC_T等于相应的总TEC值TEC_SAR减去由垂测仪测量得到的电离层区域下剖面TEC值；

最后，根据标高H_T与电离层区域上剖面到SAR卫星高度的总电子含量TEC_T之间的关系式，计算标高H_T。

5.根据权利要求4所述的提高迭代初值精度的电离层层析成像方法，其特征在于：

所述步骤S2中，对于SAR对应射线，通过如下公式确定各条射线对应的总TEC值TEC_SAR：

其中，f表示星载全极化SAR的载频，B表示电离层区域的地磁场强度，θ表示电离层区域的地磁场与星载全极化SAR信号夹角，Ω表示电离层区域引起的法拉第旋转角偏移。

6.根据权利要求4所述的提高迭代初值精度的电离层层析成像方法，其特征在于：

所述步骤S2中，根据标高H_T与电离层区域上剖面到SAR卫星高度的总电子含量TEC_T之间的关系式计算标高H_T时，关系式为：

其中，H_s为SAR卫星高度。