一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统，涉及全球导航技术领域。包括以下步骤：服务端对服务区域划分格网，获得格网点坐标；服务端接收服务区域内多个参考站的实时观测值，并根据实时观测值建立区域电离层延迟模型，区域电离层延迟模型包括每个参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟以及穿刺点位置数据；服务端根据区域电离层延迟模型得到每一个格网点与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟；服务端接收用户终端的请求，查找距离用户终端最近的格网点，并将最近的格网点的所有斜路径电离层延迟发送到用户终端。本发明专利技术无需对TEC进行二次转换，避免由斜路径向天顶方向投影所带来的定位精度损失，并减少服务端的计算负荷。

A method and system for obtaining an oblique path ionospheric delay

The invention discloses a method and system for obtaining an oblique path ionospheric delay, which is involved in the field of global navigation technology. Includes the following steps: the server of the service area of grids, obtain grid coordinates; the server receives a service area of a plurality of reference station real-time observations, and according to the real-time observations to establish the regional ionospheric model, regional ionospheric delay model including each reference and puncture point position data path between each station and oblique ionospheric satellite delay the server; according to the regional ionospheric model get a delay between each slant ionospheric grid and each satellite; the server receives the request from the user terminal, the user terminal search grid distance recently, and the nearest grid point all slant ionospheric delay transmitted to the user terminal. The invention does not need to transform the TEC two times, avoiding the location accuracy loss caused by the projection from the oblique path to the zenith direction, and reducing the computation load of the server side.

【技术实现步骤摘要】
一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统
本专利技术涉及全球导航
，具体是涉及一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统。
技术介绍
在全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)定位中，电离层对穿过其中的GNSS卫星信号产生时间延迟，并在用户终端通过传输时间进行测距时转化为距离误差，使得电离层延迟成为一个主要定位误差来源。对电离层延迟改正的传统方法一般采用水平分层电离层模型，即测量卫星信号传播路径上的总电子含量(totalelectroncontent，TEC)，将实测获得的离散的斜路径电离层延迟投影到天顶方向，建立垂直TEC空间分布模型，然后换算为实际测量中斜向TEC后提供给用户进行修正。这种方法不仅需要对TEC进行二次转换，而且当投影函数不够准确时，用垂直TEC表示的电离层模型进行定位不可避免地产生定位精度损失，例如广泛应用于单频用户定位的克罗布歇(Klobuchar)模型、IGS提供的电离层格网模型，虽然计算快捷，应用简单，但在最好的服务区只能修正60％的电离层延迟误差，而且IGS提供的电离层格网模型是经差5°、纬差2.5°的全球模型，其格网点稀疏，也影响着电离层延迟改正的精度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统，根据参考站的斜路径电离层延迟，直接计算获得格网点的斜路径电离层延迟，无需对TEC进行二次转换，不但能够避免由斜路径向天顶方向投影所带来的定位精度损失，而且减少服务端的计算负荷，提高运算效率。本专利技术提供一种斜路径电离层延迟的获取方法，其包括以下步骤：服务端对服务区域划分格网，获得格网点坐标；服务端接收服务区域内多个参考站的实时观测值，并根据实时观测值建立区域电离层延迟模型，区域电离层延迟模型包括每个参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟以及穿刺点位置数据；服务端根据区域电离层延迟模型得到每一个格网点与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟；服务端接收用户终端的请求，查找距离用户终端最近的格网点，并将最近的格网点的所有斜路径电离层延迟发送到用户终端。在上述技术方案的基础上，所述穿刺点位置数据包括穿刺点经度、穿刺点纬度、穿刺点方位角和穿刺点高度角。在上述技术方案的基础上，参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟计算方法为：在每一历元中，建立单站电离层模型，得到卫星s与参考站r的电离层函数：其中，Fion(E)表示电离层延迟的函数，E是函数符号，dL为穿刺点经度与参考站经度之差，dB为穿刺点纬度与参考站纬度之差，a0、a1、a2、a3和a4是系数；服务端利用参考站的双频原始观测值建立观测方程，求解电离层函数的参数与参考站位置参数，根据得到的参数求得参考站与被观测卫星之间的斜路径电离层延迟和斜路径电离层延迟精度。在上述技术方案的基础上，所述区域电离层延迟模型是以斜路径电离层延迟为基本单位的集合，集合包括参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟、斜路径电离层延迟精度、穿刺点方位角以及穿刺点高度角。在上述技术方案的基础上，格网点与卫星之间的斜路径电离层延迟的计算方法为：计算任一格网点i与卫星j之间的穿刺点方位角和穿刺点高度角；根据所有参考站与卫星j之间的斜路径电离层延迟、穿刺点方位角和穿刺点高度角进行加权内插计算，得到格网点i与卫星j之间的斜路径电离层延迟。在上述技术方案的基础上，格网点i与卫星j之间的斜路径电离层延迟dIon的计算方法为：在所有参考站中，选取与格网点i和卫星j之间的穿刺点高度角E和穿刺点方位角A最接近的n个参考站，将n个参考站的斜路径电离层延迟作为参考值，利用所述参考值进行角度加权内插计算，获得格网点i与卫星j之间的斜路径电离层延迟；n个参考站与卫星j之间的穿刺点高度角和穿刺点方位角满足：ΔE＜ΔEmax，ΔA＜ΔAmax，其中，ΔE为格网点i和选取的参考站与卫星j之间的穿刺点高度角之差，ΔA为格网点i和选取的参考站与卫星j之间的穿刺点方位角之差，ΔEmax和ΔAmax，n个参考站的ΔEAmin值最小。在上述技术方案的基础上，所述角度加权内插法为：其中，dIon为格网点i与卫星j之间的斜路径电离层延迟，ΔEk表示格网点i和选取的参考站k与卫星j之间的穿刺点高度角之差，ΔAk表示格网点i和选取的参考站k与卫星j之间的穿刺点方位角之差，Lk为参考站k与卫星j之间的斜路径电离层延迟精度，dIonk为参考站k与卫星j之间的斜路径电离层延迟，1≤k≤n。在上述技术方案的基础上，所述格网点坐标之间的经度差为0.25～1°，所述格网点坐标的纬度差为0.25～1°。在上述技术方案的基础上，所述格网点坐标之间的经度差和纬度差均为0.5°。本专利技术还提供一种斜路径电离层延迟的获取系统，所述系统包括：格网模块，其用于对服务区域划分格网，获得格网点坐标；参考站管理模块，其用于接收服务区域内多个参考站的实时观测值；计算模块，其用于根据实时观测值建立区域电离层延迟模型，区域电离层延迟模型包括每个参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟以及穿刺点位置数据；还用于根据区域电离层延迟模型得到每一个格网点与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟；用户管理模块，其用于接收用户终端的请求，查找距离用户终端最近的格网点；播发模块，其用于将最近的格网点的所有斜路径电离层延迟发送到用户终端。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：(1)根据参考站的斜路径电离层延迟，直接计算获得格网点的斜路径电离层延迟，无需对TEC进行二次转换，不但能够避免由斜路径向天顶方向投影所带来的定位精度损失，而且减少服务端的计算负荷，提高运算效率。(2)根据每个历元所有参考站观测值计算出该历元的区域斜路径电离层格网模型，每次播发与用户终端最为接近的格网点的所有斜路径电离层延迟，能够有效避免大量用户时播发系统的高并发、高计算量可能造成延时、错误等问题。(3)格网点的斜路径电离层延迟可以用于用户终端的定位计算，满足海量用户高精度实时卫星定位的需求。用户终端接收的斜路径电离层延迟数据量小，并能直接使用无需二次处理，用户定位方便、简单、快捷。(4)选用适当经差和纬差的格网，既保证能充分利用密集穿刺点区域信息，使格网点有着较高的精度，又避免了格网间隔过小而导致的建模困难和模型失真的问题。附图说明图1是本专利技术实施例斜路径电离层延迟的获取方法流程图；图2是本专利技术实施例斜路径电离层延迟的获取系统示意图。附图标记：1-格网模块，2-参考站管理模块，3-计算模块，4-用户管理模块，5-播发模块。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。参见图1所示，本专利技术实施例提供一种斜路径电离层延迟的获取方法，其包括以下步骤：S1.服务端对服务区域划分格网，获得格网点坐标。服务端首先针对提供服务的区域划分格网，确定每个格网点的经、纬度。格网点坐标之间的经度差为0.25～1°，格网点坐标的纬度差为0.25～1°，例如，经度差为0.25、0.5°、0.6°、0.7°、0.8°、0.9°或者1°，纬度差为0.25、0.5°、0.6°、0.7°、0.8°、0.9°或者1°。IGS等提供的电离层延迟格网图，除了投影带来的精度损失，由于这些传统模型为经差5°、纬差2.5°的全球模型，还存在着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜路径电离层延迟的获取方法，其特征在于，其包括以下步骤：服务端对服务区域划分格网，获得格网点坐标；服务端接收服务区域内多个参考站的实时观测值，并根据实时观测值建立区域电离层延迟模型，区域电离层延迟模型包括每个参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟以及穿刺点位置数据；服务端根据区域电离层延迟模型得到每一个格网点与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟；服务端接收用户终端的请求，查找距离用户终端最近的格网点，并将最近的格网点的所有斜路径电离层延迟发送到用户终端。

【技术特征摘要】
1.一种斜路径电离层延迟的获取方法，其特征在于，其包括以下步骤：服务端对服务区域划分格网，获得格网点坐标；服务端接收服务区域内多个参考站的实时观测值，并根据实时观测值建立区域电离层延迟模型，区域电离层延迟模型包括每个参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟以及穿刺点位置数据；服务端根据区域电离层延迟模型得到每一个格网点与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟；服务端接收用户终端的请求，查找距离用户终端最近的格网点，并将最近的格网点的所有斜路径电离层延迟发送到用户终端。2.如权利要求1所述的获取方法，其特征在于：所述穿刺点位置数据包括穿刺点经度、穿刺点纬度、穿刺点方位角和穿刺点高度角。3.如权利要求2所述的获取方法，其特征在于，参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟计算方法为：在每一历元中，建立单站电离层模型，得到卫星s与参考站r的电离层函数：其中，Fion(E)表示电离层延迟的函数，E是函数符号，dL为穿刺点经度与参考站经度之差，dB为穿刺点纬度与参考站纬度之差，a0、a1、a2、a3和a4是系数；服务端利用参考站的双频原始观测值建立观测方程，求解电离层函数的参数与参考站位置参数，根据得到的参数求得参考站与被观测卫星之间的斜路径电离层延迟和斜路径电离层延迟精度。4.如权利要求2所述的实时定位方法，其特征在于：所述区域电离层延迟模型是以斜路径电离层延迟为基本单位的集合，集合包括参考站与每颗卫星之间的斜路径电离层延迟、斜路径电离层延迟精度、穿刺点方位角以及穿刺点高度角。5.如权利要求2所述的获取方法，其特征在于，格网点与卫星之间的斜路径电离层延迟的计算方法为：计算任一格网点i与卫星j之间的穿刺点方位角和穿刺点高度角；根据所有参考站与卫星j之间的斜路径电离层延迟、穿刺点方位角和穿刺点高度角进行加权内插计算，得到格网点i与卫星j之间的斜路径电离层延迟。6.如权利要求5所述的获取方法，其特征在于，格网点i与卫星j之间的斜路径电离层延迟dIon的计算方法为：在所有参考站中，选取与格网点i和卫星j之间的穿刺点高度角E和穿刺点方位角A最接近的n个参考站，将n个参考站的斜路径电离层延迟作为参考值，利用所述参考值进行角度加权内插计算，获得格网点i与卫星j之间的斜路径电离层延迟；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘心龙，姚卓，何冰，
申请(专利权)人：羲和时空武汉网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42