一種gps電離層tec層析方法
2023-05-15 07:46:31 1
一種gps電離層tec層析方法
【專利摘要】本發明提出了一種GPS電離層TEC層析方法，所述方法通過獲取GPS觀測數據，對照GPS精密星曆，利用拉格朗日插值方法內插衛星任意時刻坐標，進而探測並修復GPS周跳，計算GPS相位平滑偽距、TEC值和層析投影矩陣，最後進行電離層TEC層析。本發明方法基於GPS觀測數據，給出的層析投影矩陣求解方法，方便、快捷、高效地實現了電離層TEC層析計算。
【專利說明】—種GPS電罔層TEC層析方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於大氣觀測【技術領域】，具體指的是一種GPS電離層TEC層析方法。
【背景技術】
[0002]電離層是地球高層大氣被電離了的部分，包括從離地面約50公裡開始一直伸展到約1000公裡高度的地球高層大氣空域。電離層是一種微弱的電離氣體，其中存在相當多的自由電子和離子，能改變電磁波的傳播速度，使電磁波發生折射、反射和散射，產生極化面的旋轉並受到不同程度的吸收，從而對短波通訊、衛星通訊和導航定位等產生嚴重影響。
[0003]電離層電子濃度總含量(Total Electron Content，TEC)又稱電離層電子濃度柱含量、積分含量、總電子含量等，是單位面積內電子濃度沿衛星信號傳播路徑的積分。TEC是一個表徵電離層物理特徵的重要參量，對於電離層物理理論、電磁波傳播理論及應用等研究都具有十分重要的意義。
[0004]CT是計算機體層攝影術(Computed Tomography, CT)的簡稱,在CT的發展過程中還曾被稱為:計算機輔助斷層攝影、計算機橫斷面體層攝影、計算機橫斷面軸向體層攝影等。CT技術可以在不破壞物質結構的前提下，根據物體周邊所獲取的物理觀測量的投影數據，運用一定的數學變換，通過計算機處理，重建物體某一層面上的二維圖像，並依據一系列二維圖像構建物體某些部分的三維圖像，該技術廣泛應用於醫學、海洋學、聲學遙感等諸多研究領域。
[0005]GPS衛星信號在傳輸過程中受到電離層影響產生延遲和彎曲，TEC與GPS信號電離層延遲密切相關。因此通過一定的數學模型，利用GPS衛星信號電離層延遲信息反演電離層TEC，並進一步建立一定觀測區域內電離層TEC三維圖像，即是GPS電離層TEC層析技術。電離層層析技術是一種全天候、大範圍的電離層探測技術，對於監測和研究電離層不同尺度不均勻性、電離層環境、電離層時空變化、電離層異常變化、建立電離層預報模型以及電離層全範圍的監測均具有重要的科學意義和應用價值。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題在於克服現有技術的不足，提出一種GPS電離層TEC層析方法。所述方法針對傳統GPS電離層TEC層析方法計算繁瑣、不利於編程的問題，給出了層析投影矩陣的新的求解方法，實現了基於GPS觀測數據方便、快捷、高效地進行電離層TEC層析計算。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:
[0008]一種GPS電離層TEC層析方法，具體步驟如下:
[0009]步驟I，獲取GPS觀測數據；
[0010]步驟2，對照GPS精密星曆，利用拉格朗日插值方法內插衛星任意時刻坐標；
[0011]步驟3，探測並修復GPS周跳；
[0012]步驟4，計算GPS相位平滑偽距；[0013]步驟5，計算電離層電子濃度總含量TEC值；
[0014]步驟6，由衛星和測站坐標，計算層析投影矩陣A，A的表達式為:
【權利要求】
1.一種GPS電離層TEC層析方法，其特徵在於，具體步驟如下: 步驟1，獲取GPS觀測數據； 步驟2，對照GPS精密星曆，利用拉格朗日插值方法內插衛星任意時刻坐標； 步驟3，探測並修復GPS周跳； 步驟4，計算GPS相位平滑偽距； 步驟5，計算電離層電子濃度總含量TEC值； 步驟6，由衛星和測站坐標，計算層析投影矩陣A，A的表達式為:
【文檔編號】G01V9/00GK103454695SQ201310362834
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】王新志, 嶽東傑, 袁豹 申請人:河海大學