一种节点参数化高动态电离层层析方法技术

本发明专利技术公开了一种节点参数化高动态电离层层析方法，属于GNSS大气反演领域，包括以下步骤：步骤1：结合二维薄壳单层电离层模型的建模方法，提出一种优化的节点参数化层析建模方法；步骤2：提出一种面向扰动探测的时变电离层层析“两步法”，即首先基于长时段内线性时变假设反演出电子密度线性变化趋势项，然后利用建模残差值进行高动态层析解算，反演出不符合线性时变假设的电子密度扰动项；步骤3：将迭代得到的电子密度扰动项加到电子密度线性变化趋势项上即可得到更精确的高动态电子密度场。本发明专利技术采用上述结构的节点参数化高动态电离层层析方法，实现了大范围电离层层析反演，能够显著提升电离层电子密度场反演精度。显著提升电离层电子密度场反演精度。显著提升电离层电子密度场反演精度。

【技术实现步骤摘要】
一种节点参数化高动态电离层层析方法


[0001]本专利技术涉及GNSS大气反演
，尤其是涉及一种节点参数化高动态电离层层析方法。

技术介绍

[0002]电离层是地球高层大气被电离了的区域，处于地面以上约50～1000km范围之内，是日地空间环境的重要组成部分。电离层能够保护地球上的生物免受太阳紫外辐射和宇宙高能粒子的直接作用，且对穿过其中的无线电波产生反射、散射、吸收和折射等效应，与人类活动息息相关。在由太阳活动、人类活动以及地球自然灾害等引起的日地空间环境扰动状态之下，电离层通过与磁层、热层、低层大气之间复杂的耦合与交互，引发其偏离常规结构形态的急剧变化，称之为电离层扰动。一方面，电离层扰动会对航天、通信和导航等产生影响，制约全球导航卫星系统GNSS、星载合成孔径雷达SAR等空天系统的精度和可靠性；另一方面，日地空间环境中发生的大型事件，如耀斑、磁暴、地震、火山喷发、爆炸、台风，均能触发不同时空尺度的电离层结构变化，电离层扰动监测很可能成为预报重大灾害的一种潜在手段。因此，研究电离层时空变化特征，对提升空间技术可靠性及灾害预警能力，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节点参数化高动态电离层层析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：结合二维薄壳单层电离层模型的建模方法，提出一种优化的节点参数化层析建模方法，具体方法如下：1)基于节点参数化的层析建模，计算射线l在路径P1P3上的STEC：式中，P1P3为基于节点参数化的层析建模中，GNSS射线l穿过编号为1、3、4的三个体素时，其被体素4截断的路径，ρ为路径P1P3上的电子密度；2)结合二维薄壳单层电离层模型的建模方法，提出一种优化的节点参数化层析建模方法，将式(1)改写为：式中，dVTEC和Z分别为微分线段dl对应的VTEC和高度角；3)在一个体素的较小范围内，高度角Z的变化可忽略不计，则式(2)表示为：式中，Z取值为路径P1P3的中点P2处的高度角，Q1和Q2分别为P2沿垂线方向在体素4的上、下高度面上投影点；4)电离层电子密度在垂直方向近似服从指数分布，Q1Q2上任一高度h处的电子密度值ρ表达为：式中，ρ
Q2
和h
Q2
分别为Q2点的电子密度值和高度；α为电子密度垂直变化参数；5)联合式(3)和(4)，可得积分的解析解：同理，以Q1点为参考点可推导出：取式(5)和(6)的平均值可得：式中，ρ
Q1
和ρ
Q2
可通过垂直指数内插和水平双线性内插建立起同体素4的8个节点间的线性关系；步骤2：提出一种面向扰动探测的时变电离层层析“两步法”，具体步骤如下：1)基于长时段内线性时变假设反演出电子密度线性变化趋势项：将层析窗口设置为合适的长时段，该长时段内电子密度随时间呈线性变化，任一节点n在某一时刻t的电子密度为：
式中，分别为起始与终点时刻t1、t2的电子密度值；将式(8)融...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈必焰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：