[发明专利]一种混合阶数区域电离层模型构建方法

权利要求书

1.一种混合阶数区域电离层模型构建方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1、基于观测数据建立混合阶数区域电离层模型：

基于获取的区域内多组刺穿点处天顶方向电离层电子总量VTEC建立混合阶数区域电离层模型；

S2、模型阶数切换策略：

根据区域内所有的VTEC与预设阈值之间的大小关系，判定电离层属于平静期或活跃期，根据判定结果确定混合阶数区域电离层模型需要切换至一阶多项式模型或二阶多项式模型；

S3、模型参数统一：

根据电离层属于平静期或活跃期，利用最小二乘法估计相应的区域电离层模型参数，并在当电离层处于平静期时为其附加约束条件，确定所有的多项式模型系数，进而获取最终的区域电离层模型参数。

2.根据权利要求1所述的混合阶数区域电离层模型构建方法，其特征在于：步骤S1具体为，设定区域中心经纬度，基于多组刺穿点处天顶方向电离层电子总量VTEC，利用二阶多项式建立混合阶数区域电离层模型；

其中，(φ,λ)为刺穿点经纬度；(φ₀,λ₀)为区域中心经纬度，下标i为接收机编号，上标j为卫星编号；为接收机i对卫星j在刺穿点(φ,λ)处的天顶电子总量；DCB_i为接收机i的硬件延迟；DCB^j为卫星j的硬件延迟；A₀₀、A₁₀、A₀₁、A₁₁为一阶多项式模型系数；A₂₀、A₂₁为二阶多项式模型系数。

3.根据权利要求2所述的混合阶数区域电离层模型构建方法，其特征在于：利用最小二乘法估计区域电离层模型参数，能够得到各个多项式系数以及接收机和卫星硬件延迟的估计值；根据多项式系数，能够计算区域内任意位置处的VTEC，进而获取区域内电离层延迟改正值。

4.根据权利要求3所述的混合阶数区域电离层模型构建方法，其特征在于：步骤S2具体包括如下内容，

S21、当区域内所有的VTEC都小于预设阈值时，则认为电离层处于平静期，需要将混合阶数区域电离层模型切换至一阶多项式模型，同时将模型参数更新间隔设置为第一时段；

S22、当区域内至少一个VTEC大于或等于预设阈值时，则认为电离层处于活跃期，需要将混合阶数区域电离层模型切换至二阶多项式模型，并将模型参数更新间隔设置为第二时段。

5.根据权利要求4所述的混合阶数区域电离层模型构建方法，其特征在于：所述第一时段的时长大于所述第二时段的时长。

6.根据权利要求4所述的混合阶数区域电离层模型构建方法，其特征在于：步骤S3具体包括如下内容，

S31、若电离层处于活跃期，则按照公式(1)建立区域电离层模型；利用最小二乘法估计该区域电离层模型参数，获取所有的多项式系数以及接收机和卫星硬件延迟的估计值，进而获取最终的区域电离层模型参数；

S32、若电离层处于平静期，则按照公式(1)建立区域电离层模型，并附加约束条件，约束条件方程如公式(2)，约束条件方程的中误差如公式(3)；利用最小二乘法估计附有约束条件的区域电离层模型参数，获取所有的多项式系数以及接收机和卫星硬件延迟的估计值，进而获取最终的区域电离层模型参数；

约束条件方程为：

约束条件方程的中误差为：

其中，σ₂₀为A₂₀系数的先验中误差；σ₂₁为A₂₁系数的先验中误差。

7.根据权利要求1至6任一所述的混合阶数区域电离层模型构建方法，其特征在于：步骤S1之前还包括，S0、观测数据准备：

S01、同一观测时段内，在区域中设置多个GNSS连续跟踪观测站，持续采集多个GNSS卫星的多频观测数据；

S02、利用成熟的相位平滑伪距法或精密单点定位模型处理多个GNSS卫星的多频观测数据，获取多组观测站至导航卫星的视线方向的电离层延迟；

S03、根据经典的电离层薄层模型，计算观测视线在薄层上的刺穿点经纬度；

S04、根据刺穿点处的天顶角，计算投影函数；

S05、利用投影函数，将实现方向电离层延迟投影至天顶方向，得到多组刺穿点处天顶方向电离层电子总量VTEC。