本发明专利技术提供了一种电离层模型事后分析方法及装置，包括全球范围总电子含量分析模块、电离层延迟计算模块和电离层模型判别模块。所述电离层延迟计算模块通过电离层参数，基于BDGIM模型计算北斗三号电离层延迟改正值，并进一步获得接收机所处位置和时间下的垂向总电子含量值；所述电离层延迟计算模块还包括改进传统Klobuchar模型，结合载波相位观测量对模型中的参数进行最小二乘估计，计算北斗二号电离层延迟改正值。本发明专利技术提高了电离层延迟数据分析效率，可对北斗二号、三号电离层模型改正效果进行比较和检验，也可通过建立的模型改正效果检测机制判断接收机所处区域是否因电离层活跃而影响定位精度，为接收机定位分析提供可靠依据。供可靠依据。供可靠依据。
【技术实现步骤摘要】
一种电离层模型事后分析方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种电离层模型事后分析方法及装置，属于卫星导航定位解算领域。
技术介绍
[0002]卫星信号在传播过程中的误差来源可分为与卫星有关的误差、与信号传播有关的误差和与接收机有关的误差。其中电离层误差为电磁波传播过程中穿过电离层所产生的信号延迟，其等效距离最高可达20m，是影响接收机定位精度最主要的误差来源之一。
[0003]北斗二号卫星导航系统着眼于提供亚太地区的卫星导航服务，其采用的传统Klobuchar电离层模型在北半球中国区域的改正比例可达70％，在高纬度地区的改正精度则较差。相对于北斗二号，面向全球提供服务的北斗三号已全面完成组网并已正式开通，电离层模型也由北斗二号的Klobuchar模型改进为可进行全球范围电离层延迟改正的BDGIM模型，服务性能有较为明显的提升。作为影响接收机定位精度中的重要误差源，全球范围内的电离层特性数据处理、各项电离层模型的比较及电离层异常检测都具有重要意义。
[0004]现有的北斗二号Klobuchar电离层模型在高纬度地区精度较差，对电离层峰值时刻的估计有一定偏离，且夜间电离层延迟的计算方法过于简单，与实际的延迟值具有明显差别，可进一步调整改进。而现有的电离层延迟检测常使用多个接收机计算出的电离层延迟值进行对比，缺乏比较基准与判定标准，未在电子含量层面进行具体分析。
技术实现思路
[0005]本专利技术需解决的技术问题是提供一种包含改进的电离层模型、从电子含量角度分析电离层延迟值的计算精度、并能提供电离层检测判定标准的电离层模型事后分析方法及装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电离层模型事后分析方法，采取技术方案如下：
[0007]步骤1、IGS官方发布的电离层延迟最终产品，从时间和空间两个维度获取全球范围内任意时间、任意位置的电子含量值；
[0008]步骤2、改进传统Klobuchar模型，结合载波相位观测量对模型中的参数进行最小二乘估计，计算北斗二号电离层延迟改正值；
[0009]步骤3、通过卫星接收机存储并输出的电离层参数，基于BDGIM模型计算北斗三号电离层延迟改正值，并进一步获得接收机所处位置和时间下的垂向总电子含量值VTEC
User
；
[0010]步骤4、将步骤3计算出的总电子含量值与步骤1官方发布的最终产品电子含量值对比分析，并对差值超出门限的情况进行告警；对两种电离层模型改正效果进行比较和检验，从而获得精确的电离层延迟值。
[0011]进一步的，所述步骤2中北斗二号电离层延迟改正值计算模型如下：
[0012][0013][0014][0015][0016]其中，φ
M
是电离层穿刺点的地理纬度，A1、B、α
n
、β
n
为状态量参数。
[0017]进一步的，以经验值设定总电子含量值门限为6Tecu，小于门限值6Tecu时，表示当前位置和时间下的电离层处于正常状态；超出门限值6Tecu时，表示当前位置和时间下的电离层处于较为活跃的状态；当超出门限值20Tecu时，表示电离层解算出现错误，对外报出电离层检测异常故障。
[0018]根据本专利技术的又一方面，本专利技术提供了一种电离层模型事后分析装置，采取技术方案如下：
[0019]所述电离层模型事后分析装置包括全球范围总电子含量分析模块、电离层延迟计算模块和电离层模型判别模块。
[0020]所述全球范围总电子含量分析模块用于读取IGS官方发布的电离层延迟最终产品，从时间和空间两个维度获取全球范围内任意时间、任意位置的电子含量值；
[0021]所述电离层延迟计算模块通过卫星接收机存储并输出的电离层参数，基于BDGIM模型计算北斗三号电离层延迟改正值，并进一步获得接收机所处位置和时间下的垂向总电子含量值VTEC
User
；
[0022]所述电离层延迟计算模块还包括改进传统Klobuchar模型，结合载波相位观测量对模型中的参数进行最小二乘估计，计算北斗二号电离层延迟改正值；
[0023]所述电离层模型判别模块将所述电离层参数计算总电子含量模块计算出的总电子含量值与官方发布的最终产品电子含量值对比，并对差值超出门限的情况进行告警；对两种电离层模型改正效果进行比较和检验，从而获得精确的电离层延迟值。
[0024]进一步的，北斗二号电离层延迟改正值计算模型如下：
[0025][0026][0027][0028][0029]其中，φ
M
是电离层穿刺点的地理纬度，A1、B、α
n
、β
n
为状态量参数。
[0030]进一步的，以经验值设定总电子含量值门限为6Tecu，小于门限值6Tecu时，表示当前位置和时间下的电离层处于正常状态；超出门限值6Tecu时，表示当前位置和时间下的电离层处于较为活跃的状态；当超出门限值20Tecu时，表示电离层解算出现错误，对外报出电离层检测异常故障。
[0031]本专利技术可提高电离层延迟的数据分析效率，针对传统的Klobuchar模型提出了改进模型，改进模型更贴近于实际的电离层延迟。同时该装置可对北斗二号、北斗三号电离层模型改正效果进行比较和检验，也可以通过所建立的模型改正效果检测机制来判断接收机所处区域是否因电离层活跃而影响定位精度，为接收机定位精度分析提供可靠依据。该装置中的算法应用简单，无复杂或运算量巨大的算式，易于工程实现。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种电离层模型事后分析流程示意图；
[0033]图2是IGS电离层延迟最终产品内容图；
[0034]图3是电离层格网示意图；
[0035]图4是BDGIM模型计算流程图。
具体实施方式
[0036]下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步说明。
[0037]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]作为本专利技术的实施例，提供的一种电离层模型事后分析装置原理示意图如图3所示。所述电离层模型事后分析包括全球范围总电子含量分析、基于电离层参数总电子含量的计算和电离层模型判别,如图1所示，具体步骤如下:
[0039](1)电离层参数的获取
[0040]卫星接收机捕获卫星信号，对跟踪的卫星进行位同步和帧同步，对导航电文中的信息进行解译，获取电文中的电离层参数信息。
[0041](2)观测量的获取
[0042本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电离层模型事后分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、IGS官方发布的电离层延迟最终产品，从时间和空间两个维度获取全球范围内任意时间、任意位置的电子含量值；步骤2、改进Klobuchar模型，结合载波相位观测量对模型中的参数进行最小二乘估计，计算北斗二号电离层延迟改正值；步骤3、通过卫星接收机存储并输出的电离层参数，基于BDGIM模型计算北斗三号电离层延迟改正值，并进一步获得接收机所处位置和时间下的垂向总电子含量值VTEC
User
；步骤4、将步骤3计算出的总电子含量值与步骤1官方发布的最终产品电子含量值对比分析，并对差值超出门限的情况进行告警；对改进Klobuchar模型和BDGIM模型电离层延迟改正效果进行比较和检验，从而获得精确的电离层延迟值。2.根据权利要求1所述的一种电离层模型事后分析方法，其特征在于，所述步骤2中北斗二号电离层延迟改正值计算模型如下：斗二号电离层延迟改正值计算模型如下：斗二号电离层延迟改正值计算模型如下：斗二号电离层延迟改正值计算模型如下：其中，φ
M
是电离层穿刺点的地理纬度，A1、B、α
n
、β
n
为状态量参数。3.根据权利要求2所述的一种电离层模型事后分析方法，其特征在于，所述载波相位观测量的观测方程写为：Φ＝ρ+c(δt
r
‑
δt
s
)+T+I
ion
+λN+δm其中,Φ表示接收机r到卫星s之间的载波相位观测值，ρ表示卫星和接收机之间的真实几何距离，c为光速，δt
r
和δt
s
分别表示接收机钟差和卫星钟差，T表示信号路径方向上的对流层延迟，δm表示多路径延迟，λ表示波长，N表示整周模糊度，I
ion
为信号传播方向上的电离层延迟；状态量为：X＝(A1,B,α0,α1,α2,α3,β0,β1,β2,β3,N)设n个接收机同时观测m颗卫星，表示第n个接收机获得的第m颗卫星的观测量，则根据非线性系统的最小二乘估计原理，
ΔX＝(H
T
H)
‑1H
T
y其中：y＝Φ
‑
(ρ+c(δt
r
‑
δt
s
)+T+I
ion
+λN+δm)由此得到改进的11参数Klobuchar模型。4.根据权利要求1所述的一种电离层模型事后分析方法，其特征在于，以经验值设定总电子含量值门限为6Tecu，小于门限值6Tecu时，表示当前位置和时间下的电离层处于正常状态；超出门限值6Tecu时，表示当前位置和时间下的电离层处于较为活跃的状态；当超出门限值20Tecu时，表示电离层解算出现错误，对外报出电离层检测异常故障。5.一种电...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩舒文，王勋，孙艺宁，高亚豪，王奕新，雷福军，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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