[发明专利]一种GNSS掩星临近空间气候数据反演方法及系统

权利要求书

1.一种GNSS掩星临近空间气候数据反演方法，所述方法包括：

获取多源GNSS掩星观测数据、时空数据和空间环境数据并进行预处理；

从预处理后的数据中获取双频弯曲角数据，掩星几何参数，电离层、地磁场和太阳活动强度空间环境数据；

基于GNSS掩星数据源时空数据和气候分析任务选取GNSS掩星观测数据并进行分组，划分为多个数据集；

基于各数据集的双频弯曲角数据和掩星几何参数计算弯曲角廓线；

基于掩星几何参数，电离层、地磁场和太阳活动强度空间环境参数计算弯曲角残差廓线；

基于双频线性组合弯曲角廓线和弯曲角残差廓线计算弯曲角均值廓线；

基于弯曲角均值廓线和掩星几何参数，采用Abel积分变换算法反演GNSS掩星临近空间气候数据集；

所述获取多源GNSS掩星观测数据、时空数据和空间环境数据并进行预处理；包括：

获取多源GNSS掩星观测数据、时空数据和空间环境数据；

从多源GNSS掩星观测数据、时空数据和空间环境数据中剔除异常数据；

将不同GNSS掩星系统和不同掩星任务的时空数据的各个参量统一为相同物理量和同一单位；

所述基于GNSS掩星数据源时空数据和气候分析任务选取GNSS掩星观测数据并进行分组，划分为多个数据集；包括：

根据气候分析的区域要求，利用掩星事件的位置经度和纬度选取发生在该区域的掩星事件作为总体观测数据集；

根据GNSS掩星数据源对总体观测数据集进行分组；

利用掩星事件的世界时和经度计算掩星事件发生的地方时，将地方时在6:00时至18:00的掩星事件归为“白天”数据集，其它的掩星事件归为“夜晚”数据集；

根据气候分析的时间尺度，利用掩星的世界时将上述“白天”和“夜晚”数据集划分为不同时间区间的时间序列；

如果所选区域跨越纬度大于40度且经度大于80度，根据时间序列的时间区间将该区域划分为纬度带。

2.根据权利要求1所述的GNSS掩星临近空间气候数据反演方法，其特征在于，所述GNSS掩星观测数据包括：双频GNSS掩星弯曲角廓线、GNSS卫星和LEO卫星的位置和时间；所述时空数据包括：掩星事件发生的世界时、发生位置的经度和纬度；所述空间环境数据包括：“入射线”侧电离层穿刺点位置处vTEC和“出射线”侧电离层穿刺点位置处vTEC；“入射线”侧电离层穿刺点位置处地磁场强度和“出射线”侧电离层穿刺点位置处地磁场强度廓线和太阳活动强度F10.7指数。

3.根据权利要求2所述的GNSS掩星临近空间气候数据反演方法，其特征在于，所述掩星几何参数包括：掩星切点曲率半径、大地水准面差距、影响参数、GNSS卫星位置矢量、LEO卫星位置矢量、“入射线”侧电离层穿刺点位置矢量、“出射线”侧电离层穿刺点位置矢量、LEO卫星至GNSS卫星位置单位矢量。

4.根据权利要求3所述的GNSS掩星临近空间气候数据反演方法，其特征在于，所述基于各数据集的双频弯曲角数据和掩星几何参数计算弯曲角廓线；具体包括：

确定每个数据集的影响参数格点廓线

利用每个数据集的掩星事件的影响参数，将其弯曲角数据插值到影响参数格点廓线上；

将每个数据集中相同掩星事件具有相同影响参数的弯曲角进行双频线性组合，计算线性组合弯曲角廓线

5.根据权利要求4所述的GNSS掩星临近空间气候数据反演方法，其特征在于，所述基于双频线性组合弯曲角廓线和弯曲角残差廓线计算弯曲角均值廓线；具体包括：

将弯曲角电离层残差廓线插值到影响参数格点廓线得到

计算电离层残差修正后弯曲角廓线

对每个数据集的弯曲角廓线求平均，得到弯曲角均值廓线