一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法及装置，方法包括：利用非组合PPP技术提取出厘米级斜向电离层延迟信息；基于高度角和方位角的二阶多项式函数构建出基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型；将所述斜向电离层延迟模型的残差插值到格网点上获取所述厘米级斜向电离层延迟产品。可避免电离层薄层假设以及投影函数误差带来的精度损失，从而提高电离层延迟信息的精度。高电离层延迟信息的精度。高电离层延迟信息的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法及装置


[0001]本专利技术涉及卫星导航定位
，特别涉及一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法及装置。

技术介绍

[0002]作为全球导航卫星系统（GNSS）的一个主要误差源，电离层延迟的校正精度会直接影响到GNSS服务的可用性、准确性、可靠性和完整性。
[0003]目前为了满足GNSS的应用需求，相关技术涉及两类电离层改正方式：一类是根据电离层资料构建出的经验模型（IRI模型、Bent模型）改正，这类改正方式由于参数设置复杂，改正精度有限，所以不太适合直接应用于GNSS用户。另一类是利用电离层格网产品加以改正，利用若干格网点内插得到穿刺点处的垂向电离层延迟（VTEC），再通过投影函数获取斜向电离层延迟。但这类方式中电离层改正精度较低，仅能达到5TECU左右。但研究发现，限制其精度的主要因素包括：电离层建模是基于电离层薄层假设建立的所有GNSS卫星的平均电离层延迟模型，无法表征每个单独卫星的准确电离层延迟；而且采用投影函数将斜向电离层延迟（STEC）转换到VTEC进行建模也将存在较大误差，无法有效表征STEC的各向异性。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法及装置，可解决解决相关技术中电离层产品基于电离层薄层假设以及投影函数所带来的精度低、可用性差的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法，其特征在于，所述方法包括步骤：利用非组合PPP技术提取出厘米级斜向电离层延迟信息；基于高度角和方位角的二阶多项式函数构建出基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型；将所述斜向电离层延迟模型的残差插值到格网点上获取所述厘米级斜向电离层延迟产品。
[0006]一些实施例中，所述利用非组合PPP技术提取出厘米级斜向电离层延迟信息，包括步骤：收集地面基准站的观测数据并结合实时卫星轨道和钟差产品，利用非组合PPP模型进行解算；利用FCB产品恢复模糊度的整周特性并对宽项和窄项进行级联固定完成模糊度解算；将所述级联固定后的宽项和窄项的模糊度约束进所述非组合PPP模型并更新滤波参数后获取所述厘米级斜向电离层延迟信息。
[0007]一些实施例中，所述厘米级斜向电离层延迟信息基于第一公式获取，所述第一公
式包括：，，其中，为所述厘米级斜向电离层延迟信息，上标s和n分别表示GNSS系统和卫星PRN号，下标m表示基站，为第一频点上的纯净的斜向电离层延迟，分别为接收机端和卫星端第一频点和第二频点间的伪距硬件延迟，分别为GNSS第一频点和第二频点的信号频率，分别为接收机端和卫星端FCB产品的误差，c为光速。
[0008]一些实施例中，所述基于高度角和方位角的二阶多项式函数构建出基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型，包括步骤：将t时刻地面基准站网中各基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型参数化为关于基准站到卫星间高度角和方位角的二阶多项式；将预设时间间隔内基准站m到所有卫星的电离层延迟信息当作虚拟观测值组建误差方程并根据所述误差方程求解二阶多项式系数；基于所述关于基准站到卫星间高度角和方位角的二阶多项式以及所述二阶多项式系数确定所述斜向电离层延迟模型。
[0009]一些实施例中，所述将t时刻地面基准站网中各基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型参数化为关于基准站到卫星间高度角和方位角的二阶多项式，包括步骤：基于第二公式生成所述二阶多项式，所述第二公式包括：，其中，是t时刻基准站m到卫星n的斜向电离层延迟，是待估参数，是t时刻基准站m到卫星n间的高度角和方位角。
[0010]一些实施例中，所述斜向电离层延迟模型的残差基于第三公式获取，所述第三公式包括：，其中，为所述斜向电离层延迟模型的残差，为厘米级斜向电离层延迟信息。
[0011]一些实施例中，所述将所述斜向电离层延迟模型的残差插值到格网点上获取所述厘米级斜向电离层延迟产品，包括步骤：挑选区域格网点并将卫星的斜向电离层延迟模型的残差插值到每个区域格网点
上；按照指定格式播发斜向电离层延迟信息产品，并利用所述播发的斜向电离层延迟信息产品获取用户到卫星的厘米级斜向电离层延迟。
[0012]一些实施例中，所述将卫星的斜向电离层延迟模型的残差插值到每个区域格网点上，包括步骤：基于第四公式进行插值，所述第四公式包括：，其中,是n卫星在格网点出的残差，m是地面基准站个数，是基准站对n卫星的模型化残差,是格网点到基准站的平面距离。
[0013]一些实施例中，所述利用所述播发的斜向电离层延迟信息产品获取用户到卫星的厘米级斜向电离层延迟，包括步骤：利用播发的m基准站的坐标参数和广播星历计算的t时刻卫星n位置计算出m基准站到n卫星的高度角和方位角；将所述和所述带入所述第二公式中获取t时刻基准站m到卫星n间的模型化斜向电离层延迟再利用反距离加权算法插值出t时刻用户站usr到卫星n间的模型化斜向电离层延迟；基于第五公式获取用户对应的斜向电离层延迟残差，所述第五公式包括：
[0014]其中，分别是T1和T2时距离GNSS用户最近的4个格网点处的电离层延迟模型残差改正数，是GNSS用户到格网点的水平距离；将所述模型化斜向电离层延迟和所述斜向电离层延迟残差相加后获得所述用户到卫星的厘米级斜向电离层延迟。
[0015]第二方面，本专利技术实施例提供了一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成装置，其包括：厘米级斜向电离层信息获取模块，其用于采用非组合PPP技术提取出厘米级斜向电离层延迟信息；
模型构建模块，其用于根据高度角和方位角的二阶多项式函数构建出基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型；插值与产品生产模块，其用于将所述斜向电离层延迟模型的残差插值到格网点上获取所述厘米级斜向电离层延迟产品。
[0016]本专利技术实施例提供了一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法及装置，将距离适当的基准站获得的电离层斜向延迟（STEC）直接进行插值，避免电离层薄层假设以及投影函数误差带来的精度损失，从而提高电离层延迟信息的精度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的格网点处残差的插值示意图；图4为本专利技术实施例提供的用户获取高精度斜向电离层延迟示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成装置的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法，其特征在于，所述方法包括步骤：利用非组合PPP技术提取出厘米级斜向电离层延迟信息；基于高度角和方位角的二阶多项式函数构建出基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型；将所述斜向电离层延迟模型的残差插值到格网点上获取所述厘米级斜向电离层延迟产品;所述利用非组合PPP技术提取出厘米级斜向电离层延迟信息，包括步骤：收集地面基准站的观测数据并结合实时卫星轨道和钟差产品，利用非组合PPP模型进行解算；利用FCB产品恢复模糊度的整周特性并对宽项和窄项进行级联固定完成模糊度解算；将所述级联固定后的宽项和窄项的模糊度约束进所述非组合PPP模型并更新滤波参数后获取所述厘米级斜向电离层延迟信息。2.如权利要求1所述的厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法,其特征在于，所述厘米级斜向电离层延迟信息基于第一公式获取，所述第一公式包括：，，其中，为所述厘米级斜向电离层延迟信息，上标s和n分别表示GNSS系统和卫星PRN号，下标m表示基站，为第一频点上的纯净的斜向电离层延迟，分别为接收机端和卫星端第一频点和第二频点间的伪距硬件延迟，分别为GNSS第一频点和第二频点的信号频率，分别为接收机端和卫星端FCB产品的误差，c为光速。3.如权利要求1所述的厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法,其特征在于，所述基于高度角和方位角的二阶多项式函数构建出基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型，包括步骤：将t时刻地面基准站网中各基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型参数化为关于基准站到卫星间高度角和方位角的二阶多项式；将预设时间间隔内基准站m到所有卫星的电离层延迟信息当作虚拟观测值组建误差方程并根据所述误差方程求解二阶多项式系数；基于所述关于基准站到卫星间高度角和方位角的二阶多项式以及所述二阶多项式系数确定所述斜向电离层延迟模型。4.如权利要求3所述的厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法,其特征在于，所述将t时刻地面基准站网中各基准站到卫星间的斜向电离层延迟模型参数化为关于基准站到卫星间高度角和方位角的二阶多项式，包括步骤：基于第二公式生成所述二阶多项式，所述第二公式包括：
，其中，是t时刻基准站m到卫星n的斜向电离层延迟，是待估参数，是t时刻基准站m到卫星n间的高度角和方位角。5.如权利要求4所述的厘米级斜向电离层延迟产品的生成方法,其特征在于，所述斜向电离层延迟模型的残差基于第三公式获取，所述第三公式包括：，其中，为所述斜向电离层延迟模型的残差...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱行，姚宜斌，许超钤，马雄伟，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：