一種gps電離層tec層析方法
【專利摘要】本發(fā)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(shù)據(jù)，對照GPS精密星歷，利用拉格朗日插值方法內(nèi)插衛(wèi)星任意時(shí)刻坐標(biāo)，進(jìn)而探測并修復(fù)GPS周跳，計(jì)算GPS相位平滑偽距、TEC值和層析投影矩陣，最后進(jìn)行電離層TEC層析。本發(fā)明方法基于GPS觀測數(shù)據(jù)，給出的層析投影矩陣求解方法，方便、快捷、高效地實(shí)現(xiàn)了電離層TEC層析計(jì)算。
【專利說明】—種GPS電罔層TEC層析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大氣觀測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體指的是一種GPS電離層TEC層析方法。
【背景技術(shù)】
[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公里開始一直伸展到約1000公里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(dāng)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(fā)生折射、反射和散射，產(chǎn)生極化面的旋轉(zhuǎn)并受到不同程度的吸收，從而對短波通訊、衛(wèi)星通訊和導(dǎo)航定位等產(chǎn)生嚴(yán)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(nèi)電子濃度沿衛(wèi)星信號傳播路徑的積分。TEC是一個表征電離層物理特征的重要參量，對于電離層物理理論、電磁波傳播理論及應(yīng)用等研究都具有十分重要的意義。
[0004]CT是計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)(Computed Tomography, CT)的簡稱,在CT的發(fā)展過程中還曾被稱為:計(jì)算機(jī)輔助斷層攝影、計(jì)算機(jī)橫斷面體層攝影、計(jì)算機(jī)橫斷面軸向體層攝影等。CT技術(shù)可以在不破壞物質(zhì)結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)物體周邊所獲取的物理觀測量的投影數(shù)據(jù)，運(yùn)用一定的數(shù)學(xué)變換，通過計(jì)算機(jī)處理，重建物體某一層面上的二維圖像，并依據(jù)一系列二維圖像構(gòu)建物體某些部分的三維圖像，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、海洋學(xué)、聲學(xué)遙感等諸多研究領(lǐng)域。
[0005]GPS衛(wèi)星信號在傳輸過程中受到電離層影響產(chǎn)生延遲和彎曲，TEC與GPS信號電離層延遲密切相關(guān)。因此通過一定的數(shù)學(xué)模型，利用GPS衛(wèi)星信號電離層延遲信息反演電離層TEC，并進(jìn)一步建立一定觀測區(qū)域內(nèi)電離層TEC三維圖像，即是GPS電離層TEC層析技術(shù)。電離層層析技術(shù)是一種全天候、大范圍的電離層探測技術(shù)，對于監(jiān)測和研究電離層不同尺度不均勻性、電離層環(huán)境、電離層時(shí)空變化、電離層異常變化、建立電離層預(yù)報(bào)模型以及電離層全范圍的監(jiān)測均具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種GPS電離層TEC層析方法。所述方法針對傳統(tǒng)GPS電離層TEC層析方法計(jì)算繁瑣、不利于編程的問題，給出了層析投影矩陣的新的求解方法，實(shí)現(xiàn)了基于GPS觀測數(shù)據(jù)方便、快捷、高效地進(jìn)行電離層TEC層析計(jì)算。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)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(shù)據(jù)；
[0010]步驟2，對照GPS精密星歷，利用拉格朗日插值方法內(nèi)插衛(wèi)星任意時(shí)刻坐標(biāo)；
[0011]步驟3，探測并修復(fù)GPS周跳；
[0012]步驟4，計(jì)算GPS相位平滑偽距；[0013]步驟5，計(jì)算電離層電子濃度總含量TEC值；
[0014]步驟6，由衛(wèi)星和測站坐標(biāo)，計(jì)算層析投影矩陣A，A的表達(dá)式為:
【權(quán)利要求】
1.一種GPS電離層TEC層析方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟1，獲取GPS觀測數(shù)據(jù)； 步驟2，對照GPS精密星歷，利用拉格朗日插值方法內(nèi)插衛(wèi)星任意時(shí)刻坐標(biāo)； 步驟3，探測并修復(fù)GPS周跳； 步驟4，計(jì)算GPS相位平滑偽距； 步驟5，計(jì)算電離層電子濃度總含量TEC值； 步驟6，由衛(wèi)星和測站坐標(biāo)，計(jì)算層析投影矩陣A，A的表達(dá)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(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】王新志, 岳東杰, 袁豹 申請人:河海大學(xué)