[发明专利]电离层差分电子总含量估计方法及其装置

说明书

本申请涉及卫星导航技术领域，公开一种电离层差分电子总含量估计方法及其装置。该方法包括：根据接收区域基站所接收的原始观测数据和导航电文，计算各个卫星的位置及其与基站之间的高度角、穿刺点经纬度、电离层延迟量，接收区域包含用户位置周边预定范围；选取参考星并计算其他卫星中选定卫星与参考星的差分电离层延迟量，计算基站和卫星之间的差分电子总含量；获取用户位置处的差分电子总含量估计量；根据接收区域基站和卫星之间的差分电子总含量、用户位置与基站对应的穿刺点矢量间夹角信息以及电离层时间连续性约束信息，更新差分电子总含量估计量。本申请能够在保证建模精度及低复杂性的前提下获得电离层误差精确估计值。

技术领域

本申请涉及卫星导航技术领域，尤其涉及电离层差分电子总含量估计方法及其装置。

背景技术

地球电离层是地球大气层的重要组成部分，电离层中大量带电粒子形成的等离子体影响无线电波的传播，对穿越其中的电磁信号造成包括反射、折射、散射和吸收等不同程度的影响。电离层延迟误差是影响卫星导航定位精度最大的误差来源，是制约北斗导航系统定位精度的重要问题之一。常用的处理电离层延迟的方法有双频校正法、半和改正法、差分改正法和电离层模型法等。单频用户可以使用的电离层延迟修正模型主要为广播电离层模型以及电离层格网模型。第一类模型为根据长期观测数据建立的经验模型，例如GPS导航电文中的Klobuchar模型，其不能够很好的反应电离层变化，改正精度仅60％左右。第二类模型是利用GNSS增强系统数据，得到广域格网点垂直总电子含量(Vertical TotalElectron Content,VTEC)分布模型，为用户提供电离层延迟播发和校正，然而该类模型无法掌握电离层垂直维度时空变化规律，具有其固有的不足和局限性。

已有解决方案是一种广域电离层误差改正的方法，根据电离层监测站分布选择地理位置居中监测站作为中心站，与向两个向外辐射的边缘站构成三角几何图形，作为一个三角分区。把监测站覆盖区域划分为若干三角分区电离层模型。根据用户电离层穿刺点所落在的三角分区解算得到的三个顶点(监测站)处的垂向电离层延迟，通过距离幂指数权重方法，求出穿刺点处的电离层数据VTEC。再通过倾斜因子转化为站-星斜向电离层含量。现有解决方案的缺点有：要将电离层参考面划分成网格单元、导航电文复杂、给出的结果的准确度要低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电离层差分电子总含量估计方法及其装置，降低了计算复杂度，降低了导航电文复杂度，能够在保证建模精度及低复杂性的前提下获得电离层误差精确估计值。

本申请的一实施例公开了一种电离层差分电子总含量估计方法，包括：

根据接收区域基站所接收到的原始观测数据和导航电文，计算各个卫星的位置及其与基站之间的高度角、穿刺点经纬度、电离层延迟量；

选取参考星并计算其他卫星与所述参考星的差分电离层延迟量，并且，计算接收区域基站和卫星之间的差分电子总含量，其中，所述差分电离层延迟量等于其他卫星中选定卫星与所述参考星之间的电离层延迟量的差值，所述接收区域包含用户位置周边预定范围；

根据接收区域基站和卫星之间的差分电子总含量以及用户位置与用户位置周边预定范围内的基站之间的距离，获取所述用户位置相对于选定卫星和参考星的差分电子总含量估计量；以及

获取所述用户位置与选定卫星间的第一穿刺点矢量，获取所述用户位置周边预定范围内的基站与所述选定卫星间的第二穿刺点矢量，计算所述第一穿刺点矢量和所述第二穿刺点矢量间的夹角信息，根据接收区域基站和卫星之间的差分电子总含量、所述夹角信息以及电离层时间连续性约束信息，更新所述差分电子总含量估计量。

在一个优选例中，计算所述穿刺点经纬度时，进一步包括：

基于电离层单层模型假设，按照以下公式计算所述穿刺点经纬度