一種提取bds衛星電離層穿刺點電子濃度的新方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及北斗衛星導航系統度DS)，具體是一種提取抓S衛星電離層穿刺點電 子濃度的新方法。
【背景技術】
[0002] 電離層延遲誤差是影響衛星導航定位精度最大的誤差源，也是改善我國抓S衛星 導航系統定位精度迫切需要解決的重要問題之一。國內外眾多學者在運方面做了大量卓有 成效的工作。雙頻接收機用戶可W利用電離層延遲與信號頻率的平方反比關系，采用雙頻 組合方式削弱該影響，但該方法需考慮硬件延遲偏差。硬件延遲偏差是不同頻率的信號在 衛星或者接收機內部時延的偏差。在利用GNSS測量電離層延遲量時最大誤差為系統的硬 件延遲偏差。因此在進行單站電離層估計時必須顧及DCB的影響。目前國際上權威的GPS 衛星/接收機DCB值是由IGSdnternationalGNSSService)利用全球200多個監測站連 續觀測解算所公布，但抓S衛星/接收機DCB尚無官方公布值。因此利用抓S衛星不能精 確提取電罔層穿刺點電子濃度。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種提取抓S衛星電離層穿刺點電子濃度新方法。該方法根 據抓S衛星難W精確提取電離層穿刺點電子濃度的特點，解決提取抓S衛星電離層穿刺點 電子濃度的問題，解決抓S系統在我國區域電離層精確改正的問題。
[0004] 本發明一種提取抓S衛星電離層穿刺點電子濃度新方法，根據電離層在小區域內 具有良好的空間相關性，電離層穿刺點距離在100km內垂向電離層延遲差值處于0. 2~0. 5 米范圍的特點。捜索出電離層穿刺點距離在100km內的BDS與GPS衛星，利用雙頻數據提取 捜索到的GPS衛星穿刺點電子濃度，將捜索到的抓S與GPS衛星電離層穿刺點電子濃度近 似相等，獲取BDS衛星電離層穿刺點的垂向電子濃度（VTEC)，再通過傾斜因子轉化為站-星 斜向電離層含量燈EC)。
[0005] 實現本發明目的的技術方案是：
[0006] -種提取抓S衛星電離層穿刺點電子濃度新方法，具體包括如下步驟：
[0007] (1)衛星電離層穿刺點位置及傾斜因子的解算
[000引 穿刺點締度 <l)pp=a;rcsin(sin<l)Ucosil^pp+coscKsinil^ppcosAZ)，穿刺點經度
[0009] 其中AZ為方位角，為地屯、角，（d)。，A。）為用戶位置，Re為地球平均半徑，E為 用戶仰角，E'為穿刺點IPP的仰角，h和hi分別為電離層監測站和最大電子濃度距地面的 局程；
[0010] (2)電離層穿刺點的大地坐標轉化為大地直角坐標：
[0011]
度,LH)表不電罔層穿刺點 的締度、經度和高程，（X，y，z)表示相應的大地直角坐標，N為地球面卯酉圈的曲率半徑，e為地球的第一偏屯、率，a為地球的長半徑；
[0012] (3)利用GPS雙頻數據提取穿刺點垂向電子濃度
[0013]
[0014] 其中AP是兩個不同頻率間的偽距差分值；VTEC為接收機到衛星電離層穿刺點垂 向電子含量；F狂）為電離層投影函數；C表示光在真空中的傳播速度；DCBf為接收機頻間偏 差，對所有衛星而言，DCBf是一致的；DCBS是GPS衛星頻間偏差；f1與f2為GPS兩個頻點（f1 =1557. 42MHZ,fz= 1227. 60M監）；
[0015] (4)BDS衛星電離層穿刺點TEC提取
[0016] 計算兩類衛星電離層穿刺點相距距離
其中 點（Xg，yg，Zg)為GI^S衛星電離層穿刺點大地直角坐標，點（Xb，yb，Zb)為抓S衛星電離層穿刺 點大地直角坐標。根據電離層在小區域內具有良好的空間相關性的特點，將捜索到的抓S 與GPS衛星電離層穿刺點電子濃度近似相等，獲取抓S衛星電離層穿刺點的垂向電子濃度 (VTEC)，再通過傾斜因子轉化為站-星斜向電離層電子濃度燈EOTEC=F?VTEC。
[0017] 本發明的有益效果是：
[0018] (1)無需布設大規模地面基準站建模電離層模型，降低了計算的復雜性。
[0019] 似在抓S衛星/接收機DCB尚無官方公布值的情況下，能有效提取抓S衛星電離 層穿刺點電子濃度。
【附圖說明】
[0020] 圖1為抓S衛星電離層穿刺點電子濃度提取框圖；
[0021] 圖2gmsd監測站上空部分典型抓S衛星與臨近的GPS衛星VTEC差異值（2014年 年積日130天）；
[0022] 圖3wark監測站上空部分典型BDS衛星與臨近的GPS衛星VTEC差異值（2014年 年積日130天）。
【具體實施方式】
[0023] 現結合附圖和實施例對本
【發明內容】
作進一步的說明，但不是對本發明的限定。
[0024] 實施例
[0025] 本實施例中：圖1為BDS衛星電離層穿刺點電子濃度提取框圖。參照圖1，利用 抓S/GPS導航電文與觀測文件計算出衛星電離層穿刺點大地坐標與GPS衛星電離層穿刺點 電子濃度。根據電離層在小區域內具有良好的空間相關性的特點，捜索出電離層穿刺點距 離在lOOKm內的抓S與GPS衛星，將捜索到的衛星電離層穿刺點電子濃度近似相等，獲取 BDS衛星的電離層穿刺點電子濃度。
[0026] 提取BDS衛星電離層穿刺點電子濃度，具體方法包括如下步驟：
[0027] (1)衛星電離層穿刺點位置及傾斜因子的解算
[0028]穿刺點締度<l)pp=a;rcsin(sin4Ucos1])PP+COSsin1])PPcosAZ)，穿刺點經度
[002引其中AZ為方位角，Itpp為地屯、角，（d)。，入。）為用戶位置，Re為地球平均半徑，E為 用戶仰角，E'為穿刺點IPP的仰角，h和hi分別為電離層監測站和最大電子濃度距地面的 局程；
[0030] (2)電離層穿刺點的大地坐標轉化為大地直角坐標
[0031]
度,LH)表不電罔層穿刺點 的締度、經度和高程，（x，y，z)表示相應的大地直角坐標，N為地球面卯酉圈的曲率半徑，e為地球的第一偏屯、率，a為地球的長半徑；
[0032] (3)利用GPS雙頻數據提取電離層穿刺點垂向電子濃度
[0033]
[0034] 其中AP是兩個不同頻率間的偽距差分值；VTEC為接收機到衛星電離層穿刺點垂 向電子含量；F狂）為電離層投影函數；C表示光在真空中的傳播速度；DCBf為接收機頻間偏 差，對所有衛星而言，DCBf是一致的；DCBS是GPS衛星頻間偏差；f1與f2為GPS兩個頻點（f1 =1557. 42MHZ,fz= 1227. 60M監）；
[00對 （4)提取抓S衛星電離層穿刺點TEC
[0036] 計算兩類衛星電離層穿刺點相距距離
其中 點（Xg，yg，Zg)為GPS衛星電離層穿刺點大地直角坐標，點（Xb，yb，Zb)為抓S衛星電離層穿 刺點大地直角坐標；根據電離層在小區域內具有良好的空間相關性，電離層穿刺點距離在 lOOKm內垂向電離層延遲差值處于0.2~0.5米范圍內，將捜索到的抓S與GI^S衛星電離層 穿刺點電子濃度近似相等，獲取抓S衛星電離層穿刺點的垂向電子濃度VTEC，再通過傾斜 因子F轉化為站-星斜向電離層含量TEC，TEC=F?VTEC。
[0037] 圖2與圖3為2014年年積日130天gmsd監測站與wark監測站上空捜索到的部分 典型抓S衛星與臨近GPS衛星電離層穿刺點電子濃度差異值。從圖2與圖3可W看出電離 層穿刺點在lOOKm內的兩顆衛星VTEC互差值最大達到0. 7TECU或0. 1Ins(對于fV頻點）， 但大部分處于0. 4TECU或0. 06nsW內。
【主權項】
1. 一種提取BDS衛星電離層穿刺點電子濃度新方法，其特征是包括如下步驟： (1) 衛星電離層穿刺點位置及傾斜因子的解算 穿刺點煒度，穿刺點經度其中AZ為方位角，Φρρ為地心角，（Φ u, Au)為用戶位置，Re為地球平均半徑，E為用 戶仰角，E'為穿刺點IPP的仰角，h和hi分別為電離層監測站和最大電子濃度距地面的高 程； (2) 電離層穿刺點的大地坐標轉化為大地直角坐標，其中，（B，L，H)表示電離層穿刺點的煒 度、經度和高程，（x，y，z)表示相應的大地直角坐標，N為地球面卯酉圈的曲率半徑，e為地 球的第一偏心率，a為地球的長半徑； (3) 利用GPS雙頻數據提取電離層穿刺點垂向電子濃度其中A P是兩個不同頻率間的偽距差分值；VTEC為接收機到衛星電離層穿刺點垂向電 子含量；F(Z)為電離層投影函數；c表示光在真空中的傳播速度；DCB1^為接收機頻間偏差， 對所有衛星而言，DCB 1^是一致的；DCB s是GPS衛星頻間偏差；f 1與f 2為GPS兩個頻點（f 1 = 1557. 42MHZ, f2= 1227. 60MHZ)； (4) 提取BDS衛星電離層穿刺點TEC 計算兩類衛星電離層穿刺點相距距離其中點 (Xg，yg，Zg)為GPS衛星電離層穿刺點大地直角坐標，點（x b，yb，zb)為BDS衛星電離層穿刺 點大地直角坐標；根據電離層在小區域內具有良好的空間相關性，電離層穿刺點距離在 IOOKm內垂向電離層延遲差值處于0. 2~0. 5米范圍內，將搜索到的BDS與GPS衛星電離層 穿刺點電子濃度近似相等，獲取BDS衛星電離層穿刺點的垂向電子濃度VTEC，再通過傾斜 因子F轉化為站-星斜向電離層含量TEC，TEC = F · VTEC。
【專利摘要】本發明公開了一種提取BDS衛星電離層穿刺點電子濃度的新方法，根據電離層在小區域內具有良好的空間相關性的特點，搜索出電離層穿刺點距離在100Km內的BDS與GPS衛星，用戶解算出此刻搜索到的GPS衛星電離層穿刺點電子濃度，再將解算值與搜索出的BDS衛星電離層穿刺點電子濃度近似相等，得到BDS衛星電離層穿刺點處的電子濃度（VTEC），再通過傾斜因子轉化為站-星斜向電離層含量（TEC）。本發明可精確提取BDS衛星電離層穿刺點的電子濃度，解決BDS系統在我國區域電離層精確改正的問題。
【IPC分類】G01S19/07
【公開號】CN105182367
【申請號】CN201510611230
【發明人】蔡成林, 秦懿, 李思敏, 王京輝, 王亮亮, 劉昌盛, 張炘, 盧亞軍
【申請人】桂林電子科技大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月22日