【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电离层掩星处理领域，尤其是涉及一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法。
技术介绍
1、电离层与无线电信号的传播密切相关，有效利用电离层的反射可实现远距离的无线电通信，但是电离层的异常变化往往会对卫星通信和导航以及多个地面系统产生严重的危害。获取电离层的变化信息对空间环境监测、北斗定位增强、短波通信选频等至关重要。掩星探测电离层是通过低轨卫星接收全球导航卫星系统（gnss）发射的导航信号实现，目前的导航星系统主要有四个，分别是北斗导航系统（中国）、gps导航系统（美国）、glonass导航系统（俄罗斯）和galileo导航系统（欧洲）。导航星发射的导航信号经过电离层时产生信号延迟并被低轨卫星接收，从获得的延迟信号中可反演得到电子密度廓线，其中包含垂向电离层信息。gnss掩星探测电离层技术能够实现全天时、全天候、全球灵活探测，获得的数据具有全球分布、精度高、垂直分辨率高等特点，是极具优势的电离层数据来源。随着无线电通信技术的广泛应用，获取全球均匀分布的电离层三维信息的需求越来越迫切。近年来，掩星探测卫星越来越多，而掩星数据反演时使用的经典abel算法是基于电子密度球对称分布假设，在低纬地区掩星反演结果可能出现高达30%的误差，单条电离层掩星廓线效能较低。为获得全球精细化三维电离层结构，提出一种融合多卫星掩星探测数据的电离层精细化重构方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，以解决gnss掩星电离层探测数据反演时使
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，包括以下步骤：
4、s1、对掩星电离层探测数据处理及校正，得到相对电离层电子总量；
5、s2、对相对电离层电子总量计算碰撞参数，得到校正电离层电子总量，并进入步骤s4；
6、s3、划分三维规则格网，得到三维电离层经验模型密度场，并进入步骤s4；
7、s4、基于校正电离层电子总量与三维电离层经验模型密度场计算电离层电子总量几何信息；
8、s5、对计算后的电离层电子总量几何信息运用卡尔曼滤波融合算法，得到电离层精细化三维重构模型；
9、s6、对电离层精细化三维重构模型计算电离层二维电子总量，得到二维电离层电子总量。
10、进一步的，在步骤s1中，对掩星电离层探测数据处理及校正，得到相对电离层电子总量，包括：
11、s11、低轨卫星接收gnss卫星发射的导航信号获得掩星电离层探测数据；
12、s12、对掩星电离层探测数据进行周跳探测及修复、平滑伪距处理，获得掩星电离层探测数据的载波相位和伪距数据；
13、s13、对载波相位和伪距数据运用双频组合获得电离层电子总量；
14、s14、结合gnss卫星发射的导航信号对伪距和载波相位的影响以及电离层误差，对电离层电子总量进行校正得到相对电离层电子总量。
15、进一步的，在步骤s14中，对电离层电子总量进行校正得到相对电离层电子总量，包括：
16、s141、令电离层电子总量表达如下：
17、；
18、式中，表示电离层电子总量；表示不同发射机和接收机标识；表示不同接收机位置；表示不同接收机位置；表示电子密度；表示发射机和接收机的几何路径；
19、s142、结合载波相位的影响以及电离层误差，电离层电子总量通过双频线性组合的方式得到：
20、；
21、；
22、；
23、式中，表示通过伪距得到的沿信号路径的电离层电子总量；表示伪距；表示不同发射机和接收机标识；表示载波信号1的频率平方；表示载波信号2的频率平方；表示不同发射机和接收机间载波信号1的伪距；表示不同发射机和接收机间载波信号2的伪距；c表示真空中的光速；,分别为不同导航星和接收机的硬件码偏差；为不同导航星和接收机间多路径效应残差；为不同导航星和接收机间的观测误差及其他误差；表示通过载波相位得到的沿信号路径的电离层电子总量；为信号波长；为载波信号1的波长；为载波信号2的波长；为不同发射机和接收机间载波信号1的载波相位；为不同发射机和接收机间载波信号2的载波相位；为模糊度；为相位观测误差；
24、s143、对步骤s142获得载波相位电离层电子总量、伪距电离层电子总量联合求解，得到高精度的电离层电子总量；
25、s144、计算一次连续弧段中伪距电离层电子总量与载波相位电离层电子总量的偏差：
26、(10)；
27、式中，表示伪距和相位tec偏差；表示不同发射机和接收机标识；表示tec组合总数量；表示权重；表示伪距计算得到的电离层电子总量；为载波相位计算得到的电离层电子总量；
28、去除偏差的载波相位电离层电子总量：
29、(11)；
30、式中，表示校正后的电离层电子总量；表示相位计算得出的电离层电子总量；为tec偏差；
31、由此，得到相对电离层电子总量。
32、进一步的，在步骤s2中，对相对电离层电子总量计算碰撞参数，得到校正电离层电子总量，包括：
33、s21、设定碰撞参数表征地心到低轨卫星与gnss卫星连线的垂直距离；
34、s22、获得低轨卫星和gnss卫星的位置坐标，低轨卫星和gnss卫星的位置坐标结合地心坐标得到直线碰撞参数和对应低轨卫星和gnss卫星连线上投影点的位置坐标；
35、s23、将投影点的位置坐标转换到地固参考系，并在最大的碰撞参数两边重新记录碰撞参数和相位序列；
36、s24、通过非掩星侧的辅助观测数据校正相对电离层电子总量，消除低轨卫星轨道高度以上的电子总量，获得轨卫星轨道高度下的电离层贡献的电子总量即得到校正电离层电子总量。
37、进一步的，在步骤s3中，划分三维规则格网，得到三维电离层经验模型密度场，包括：
38、按照电离层范围、经度和纬度分辨率、高度层级等进行划分得到三维规则格网，将其和iri模型、nequick模型结合计算得到三维电离层经验模型密度场。
39、进一步的，在步骤s4中，基于校正电离层电子总量与三维电离层经验模型密度场计算电离层电子总量几何信息，包括：
40、s41、将三维电离层经验模型密度场作为初始场，运用射线追踪，判断每段传播路径所属格网，实现基于格网的电离层路径格网化；
41、s42、计算追踪gnss卫星的导航信号形成投影矩阵过程中的截距，每个格网截距和其对应格网中心的电子密度的乘积表示每段路径贡献的电子量，得到电离层电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：在步骤S1中，对掩星电离层探测数据处理及校正，得到相对电离层电子总量，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：在步骤S14中，对电离层电子总量进行校正得到相对电离层电子总量，包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：在步骤S2中，对相对电离层电子总量计算碰撞参数，得到校正电离层电子总量，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：在步骤S3中，划分三维规则格网，得到三维电离层经验模型密度场，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：在步骤S4中，基于校正电离层电子总量与三维电离层经验模型密度场计算电离层电子总量几何信息，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：在步骤s1中，对掩星电离层探测数据处理及校正，得到相对电离层电子总量，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于掩星数据的电离层精细化三维重构方法，其特征在于：在步骤s14中，对电离层电子总量进行校正得到相对电离层电子总量，包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于掩星数据的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵裕慧，付乃锋，程艳，闫明明，管文婷，玛娜卓玛，张小飞，赖海平，张凯，褚玉滨，郭浩然，贾美英，曹凯，
申请(专利权)人：天津云遥宇航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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