[发明专利]基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法

摘要

本发明公开了一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，能够有效消除地基GNSS基准站分布情况和实测数据质量对修正精度的影响，提高电离层延迟误差修正精度。本发明所述方法通过比例因子综合利用了电离层背景模型和GNSS实测数据，用户端借助STEC比例因子格网点图对电离层斜向总电子含量进行估计，兼顾了在不同时间尺度和空间范围内的电离层综合修正效果，有效消除地基GNSS基准站分布情况和数据质量对电离层模型修正精度的影响；对电离层斜向总电子含量进行直接建模，突破了传统电离层GNSS实测模型在电离层总电子含量建模过程中的多次STEC/VTEC互相转换模式和由此带来的精度损失，提高了电离层延迟误差修正精度。

主权项

1.一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，包括如下步骤：

步骤1，根据GNSS基准参考站得到服务器端各观测历元的STEC实际观测值STEC_obs，根据电离层背景模型得到所述服务器端各观测历元对应的STEC模型理论值STEC_model；

将STEC_model与STEC_obs之间的比值作为比例因子STEC_ratio；

步骤2，将所述比例因子STEC_ratio拟合，得到拟合模型，作为电离层延迟误差修正模型；将电离层延迟误差修正模型传输至用户端；

步骤3，用户端根据电离层延迟误差修正模型，计算得到各观测历元对应的STEC比例因子，作为STEC比例因子估计值RatioFactor_{_user}；

根据电离层背景模型得到用户端各观测历元的STEC模型理论值STEC_{user_model}，基于步骤1中比例因子STEC_ratio的构建方式，将STEC_{user_model}作为STEC_model，将RatioFactor_{_user}作为STECratio，求得的STEC_model作为用户端各观测历元的STEC估计值STEC_{user_estimate}；

步骤4，基于STEC估计值STEC_{user_estimate}实现对GNSS实测数据电离层延迟误差的修正。

2.如权利要求1所述的一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，其特征在于，所述拟合模型为STEC比例因子格网点图文件。

3.如权利要求2所述的一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，其特征在于，所述STEC比例因子格网点图文件的获取方式为：

步骤2.1，利用基于GNSS基准参考站获得的服务器端各观测历元对应的电离层穿刺点地理经纬度信息，将电离层穿刺点的地理纬度转换到Bm地磁纬度，得到电离层穿刺点“地磁纬度‑地理经度”组合坐标；

步骤2.2，利用同一解算时段内的所有比例因子STEC_ratio，及其对应的电离层穿刺点“地磁纬度‑地理经度”组合坐标，采用类聚算法，将比例因子STEC_ratio进行分簇，并用各簇比例因子几何中心的“地磁纬度‑地理经度”组合坐标代表该簇比例因子的平均位置；

步骤2.3，依据步骤2.2得到的各簇比例因子的平均位置，对模型目标服务区域内的各个格网点依次搜索得到与其距离最近的三簇比例因子，并将此三簇各自比例因子平均值的距离加权平均作为该格网点上的STEC比例因子值；

步骤2.4，将所有格网点上STEC比例因子值存储成STEC比例因子格网点图文件。

4.如权利要求3所述的一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，其特征在于，所述STEC比例因子估计值RatioFactor_{_user}的获得方式为：

按照用户端各观测历元相应的时刻、电离层穿刺点“地磁纬度‑地理经度”组合坐标，基于步骤2.4得到的STEC比例因子格网点图文件，搜索得到对应时段格网点图中包含各自电离层穿刺点的四个相邻格网点的地磁纬度、地理经度坐标值及对应的STEC比例因子值；对STEC比例因子值进行双线性内插，得到用户端各观测历元对应的STEC比例因子估计值RatioFactor_{_user}。

5.如权利要求4所述的一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，其特征在于，所述比例因子估计值RatioFactor_{_user}为：

RatioFactor_{_user}＝(1‑p)(1‑q)E_i,j+p(1‑q)E_i+1,j+q(1‑p)E_i,j+1+pqE_i+1,j+1    (2)

其中，(E_i,j E_i+1,j E_i,j+1 E_i+1,j+1)为四个相邻格网点对应的STEC比例因子值，p和q为相应的双线性内插系数，且p＝△β/dlon，q＝△λ/dlat，△β和△λ分别为观测历元电离层穿刺点相对于格网西南角点的地理经度和地磁纬度增量，dlat为格网点纬度步长，dlon为格网点经度步长。

6.如权利要求3‑5任一权利要求所述的一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，其特征在于，所述步骤2.3中，按照由实际需求确定的经纬度步长对模型目标服务区域内的各个格网点依次搜索。

7.如权利要求1‑5任一权利要求所述的一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，其特征在于，比例因子STEC_ratio采用公式a或公式b获得：

公式a：STEC_ratio＝STEC_model/STEC_obs；

公式b：STEC_ratio＝STEC_obs/STEC_model；

若采用公式a获得比例因子STECratio时，则采用公式a1获得估计值STEC_{user_estimate}，若采用公式b获得比例因子STECratio时，采用公式b1获得估计值STEC_{user_estimate}；

其中，公式a1和公式b1为：

公式a1：STEC_{user_estimate}＝STEC_{user_model}/RatioFactor_{_user}；

公式b1：STEC_{user_estimate}＝STEC_{user_model}*RatioFactor_{_user}。

8.如权利要求1‑5任一权利要求所述的一种基于背景模型和实测数据的电离层延迟误差修正方法，其特征在于，所述步骤3中电离层延迟误差为伪距观测值对应的电离层延迟测距误差或载波相位观测值对应的电离层延迟测距误差，满足：

其中，(V_ion)_G为伪距观测值对应的电离层延迟测距误差；(V_ion)_P为载波相位观测值对应的电离层延迟测距误差；f为相应的信号频率。