专利名称：电离层延迟误差的获取方法及系统的制作方法
电离层延迟误差的获取方法及系统
扶术领域
本发明涉及导航定位技术，特别是涉及一种电离层延迟误差的获取方法 及系统。
背景技术：
目前，电离层延迟已成为全球导航定位系统(Global Positioning System,以下简称GPS )定位中最大的误差源。由于电离层延迟随着时间、地 点的变化而变化，因此，如何为各个区域的用户分别提供实时的电离层校正 数据是提高GPS定位精度的重要途径。
广域增强系统(Wide Area Augmentation System,以下简称WAAS)中的 电离层网格校正技术提供了 一种分别为各个小的区域用户提供实时电离层校 正的方法。电离层网格校正技术是基于一个假想球面的网格进行的，该球面 的中心与地心重合，半径为地球半径和电离层平均高度(通常为350km-400km)之和。具体地，在该作I想球面上定义相应的经线和绰线，各经线和炜 线的交点即为电离层网格点(Ionosphere Grid Point,以下简称IGP)，在 北绰55°和南绰55°之间，网格点的间隔一般为5。，高绵度地区网格点的 经差一般为10°和15° 。
具体地，现有电离层网格校正技术包括以下步骤
步骤一、每个广域参考站利用双频接收测量机测量可见卫星(高度角大 于5。)的电离层延迟，将其转换为对应的参考站穿透点(Ionosphere Penetrate Point,以下简称IPP)的电离层垂直延迟及电离层垂直延迟误差， 并将得到的包括参考站穿透点的电离层垂直延迟及电离层垂直延迟误差的校 正数据实时传送到广域中心站。其中，IPP是指广域参考站接收机天线至卫星天线的连线与假想电离层面的交点。
步骤二、广域中心站接收到所有广域参考站发送的数据后，利用接收到
的所有数据估计出每个IGP的垂直延迟及网格点电离层垂直延迟误差(Grid Ionospheric Vertical Error,以下简称GIVE)值。GIVE值定义为冲既率99. 9 0/o的误差限值(相当于3. 3CT )。
步骤三、将获得的包括网格点电离层垂直延迟误差的校正数据经地面站 上行传送给静地轨道(Geostationary Orbit,以下简称GEO)卫星，并由GEO 卫星将该网格点电离层垂直延迟误差播发给该卫星服务区内的用户。此外， GEO卫星还需要周期更新网格点电离层垂直延迟误差数据，其更新周期为2~ 5分钟。
步骤四、GPS用户接收到网格点电离层改正数据后，利用其电离层穿透点 所在网格的4个顶点的电离层延迟误差数据，并用内插法求得用户穿透点的 电离层延迟误差，在对用户定位过程中就可利用该用户穿透点的电离层延迟 误差对其测量数据进行修正，减少电离层误差的影响。
域参考站获得的穿透点的电离层的校正数据均发送给广域中心站，并由广域 中心站计算出所有IGP电离层的校正数据后再转发给GPS用户，使得整个系 统数据的处理量大，且数据需要两次加权计算，加权次数较多，增大了加权 过程中的精度损耗，降低了电离层延迟误差的精度；由于所有的电离层校正 数据均需要广域中心站发送给GPS用户，若中心站发生故障，会导致整个系 统瘫痪而无法使用，系统的适应能力和可靠性差；GPS用户只能根据GPS用户 所在的四个网格点进行电离层延迟误差的计算，使得GPS用户的机动性差。
此外，随着各种导航系统的不断完善，以及导航系统的卫星数量的不断 增加，为用户提供卫星导航服务的应用也越来越广泛。同时，各种类型导航 系统的出现，给卫星用户提供了更多选择和便利，多星座导航系统成为未来 导航系统发展的必然趋势，因此，在多星座导航系统中，如何利用多星座导航系统获取精确的电离层延迟误差也变得非常必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种电离层延迟误差的获取方法及系统，可获得精 度较高的电离层延迟误差。
为实现上述目的，本发明提供了一种电离层延迟误差的获取方法，包括 步骤10、参考站确定参考站与参考站可见卫星之间的参考站穿透点； 步骤20、参考站根据所述参考站穿透点获得参考站穿透点的电离层误差 序列和误差限值；
步骤30、用户确定用户与用户可见卫星之间的用户穿透点； 步骤40、用户接收参考站发送的所述参考站穿透点的电离层误差序列和 误差限值，并根据所述用户穿透点和参考站穿透点的电离层误差序列和误差 限值获得所述用户穿透点的电离层延迟误差。
此外，本发明还提供了一种电离层延迟误差的获取系统，包括 第一测量才莫块，用于确定参考站与参考站可见卫星之间的参考站穿透点； 第一获取模块，用于根据所述参考站穿透点获得参考站穿透点的电离层 误差序列和误差限值；
第二测量模块，用于确定用户与用户可见卫星之间的用户穿透点； 第二获取模块，用于接收所述第一获取模块发送的所述参考站穿透点的 电离层误差序列和误差限值，并才艮据所述用户穿透点和参考站穿透点的电离 层误差序列和误差限值获得所述用户穿透点的电离层延迟误差。
本发明中，数个参考站直接将数个参考站穿透点的电离层误差序列和误 差限值传送给用户，用户接收后根据用户穿透点和数个参考站穿透点的电离 层误差序列和误差限值获得用户穿透点的电离层延迟误差，相对于现有技术 中需要广域中心站对参考站获得的穿透点的电离层延迟数据进行加权计算并 获得所有网格点的电离层校正数据相比，本发明技术方案可以有效减少数据的运算量，减少加权计算的次数，降低了加权计算过程中的精度损耗，提高 了用户穿透点的电离层延迟误差的精度。由于本发明不需要广域中心站，不 会存在广域中心站损坏而造成整个系统无法正常运行的问题，提高了导航系
统的可靠性；进一步地，用户可根据自身的需要选择其所需要的参考站穿透 点以获得用户穿透点的电离层延迟误差，提高了用户的机动性，同时，本发 明可应用于多星座导航系统中，有效提高了用户穿透点的电离层延迟误差的 精度。
图l为本发明电离层延迟误差的获取方法实施例的流程图2为本发明电离层延迟误差的获取方法实施例应用环境的示意图3为本发明电离层延迟误差的获取方法实施例中获取参考站穿透点的
电离层误差序列和误差限值的流程图4为本发明实施例中权值的一种计算示意图5为本发明实施例中权值的另一种计算示意图6为本发明电离层延迟误差的获取方法实施例中获取用户穿透点的电
离层延迟误差的流程图7为本发明电离层延迟误差的获取系统实施例的结构示意图8为本发明电离层延迟误差的获取系统实施例中第一获取模块的结构
示意图9为本发明电离层延迟误差的获取系统实施例中第二获取模块的结构 示意图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 图1为本发明电离层延迟误差的获取方法实施例的流程图，包括步骤10、参考站确定参考站与参考站可见卫星之间的参考站穿透点； 步骤20、参考站才艮据所述参考站穿透点获得参考站穿透点的电离层误差 序列和误差限值；
步骤30、用户确定用户与用户可见卫星之间的用户穿透点； 步骤40、用户接收参考站发送的所述参考站穿透点的电离层误差序列和 误差限值，并根据所述用户穿透点和参考站穿透点的电离层误差序列和误差 限值获得所述用户穿透点的电离层延迟误差。
图2为本发明电离层延迟误差的获取方法实施例应用环境的示意图。具 体地，该应用环境为导航定位系统，该导航定位系统可包括多个卫星、多个 参考站和用户，其中，参考站和用户均可直接与经过其区域的卫星进行通信， 本发明中，可将与参考站进行通信的卫星称之为参考站可见卫星，参考站的 接收天线和参考站可见卫星的天线之间的连线与假想电离层面的交点称之为 参考站穿透点，将可与用户进行通信的卫星称之为用户可见卫星，用户的接 收天线和用户可见卫星的天线之间的连线与假想电离层面的交点称之为用户 穿透点。
本实施例中，导^^系统中的参考站可根据经过其区域的卫星，确定参考 站穿透点，通过与其对应卫星之间的通信并测量获得参考站穿透点的电离层 延迟数据，获得参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值，发送给用户， 由用户对接收到的参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值进行处理，最 终获得用户穿透点的电离层延迟误差。如图2所示，假设导航系统有多个参 考站、多个卫星和一个用户，多个参考站包括第一参考站11、第二参考站12、 第三参考站13和第四参考站14等等，多个卫星包括第一卫星21、第二卫星 22、第三卫星23和第四卫星24等等。在某一采样时刻，第一参考站ll可与 第一卫星21、第二卫星22和第三卫星23建立通信，因此，第一卫星21、第 二卫星22和第三卫星23即为第一参考站11的参考站可见卫星，用户可与第 一卫星21、第二卫星22和第四卫星24建立通信，因此第一卫星21、第二卫星22和第四卫星24即为用户的用户可见卫星，第一参考站11就会存在分别 对应于第一卫星21、第二卫星22和第三卫星23的3个穿透点，此时，第一 参考站11可确定其对应的可见卫星及其参考站穿透点。在参考站确定其对应 的参考站穿透点后，即可根据步骤20获得参考站穿透点的电离层误差序列和 误差限值，图3为本发明电离层延迟误差的获取方法实施例中获取参考站穿 透点的电离层误差序列和误差限值的流程图，具体地，步骤20可包括以下步 骤
步骤201、参考站在当前采样时刻接收参考站可见卫星发送的导航电文参
数；
步骤202、根据参考站穿透点和导航电文参数获得参考站穿透点的电离层 垂直延迟的计算值；
步骤203、根据参考站穿透点获得参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测
值；
步骤204、根据参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值和参考站穿透点 的电离层垂直延迟的预测值获得参考站穿透点的电离层误差序列和误差限 值。
步骤201中，参考站穿透点确定后，参考站可通过双频接收机测量并接 收采样时刻参考站可见卫星发送的导航电文参数。
步骤202中，根据参考站穿透点和导航电文参数，可通过Klobuchar模 型分析获得参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值。具体地，假设第/个穿
透点在？采样时刻的穿透点电离层垂直延迟为Z^ W。，则
;(0。 =4+4 cos -^~^
其中，4 =5X10-、(夜间值)；幅度4 + 2^+"3^2+"4^/; r为当
地时；周期4="1+爲&+/^^ ; ^是电离层穿透点的地磁绵度；初始相位4 =50400 s (当地时14: 00点)；a,和A(z、l二3,4)是卫星广播的电离 层参数。
地磁炜度&的计算方法为
设参考站的地理绵度为2^ ,参考站至卫星的仰角为￡—,方位角为
445
^肝、 一4 (一 re々 0/
0肿=义碌+ Wp cos ^zre/e(deg)
义肿=义—+-~~^ (deg)
cos t尸
= 0肿+11.52cos(;i,p尸-291.06)(deg) 其中，W,表示参考站与参考站穿透点的地心夹角，^"表示参考站穿透
点的经度，A厅表示参考站穿透点的绵度。
步骤203中，根据参考站穿透点信息，可读取上一采样时刻或一段时间 内该参考站穿透点附近的K个参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值，并 根据参考站穿透点附近的K个参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值获得 该参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测值，其中K为正整数。具体地，可 通过双线性模型分析的方法对该K个参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算 值进行处理，获得釆样时刻该参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测值。
对于任意参考站穿透点，可选择上一采样时刻中包围该参考站穿透点的 最近的k个参考站穿透点U个参考站穿透点与该参考站穿透点的距离不超过 150Km)内插该参考站穿透点电离层延迟的预测值L(,),其计算公式为
<formula>formula see original document page 12</formula>其中，""为上一采样时刻中K个参考站穿透点中第j个参考站穿透点的 电离层垂直延迟的计算值，《为用于内插的参考站穿透点的个数， 一般为4。如果在150Km的范围内找不到4个点时，如只有3个参考站穿透点包围该参 考站穿透点，则可用该3个参考站穿透点进行点计算，否则，该参考站穿透 点按不可用处理。
图4为本发明实施例中权值的一种计算示意图。如图4所示，当《为4
时，权值^ ( j = l, 2, 3, 4)可取为<formula>formula see original document page 13</formula>
其中，x = /U/(;i2 — A) ， y-A0/(^-A)，其中，A和A是4个参考站穿透
点中经度跨度最大穿透点的经度值，^和A是4个参考站穿透点中绵度跨度最 大穿透点的绵度值，AA是参考站穿透点的经度与A的差值，A-是参考站穿透
点的纬度与^的差值。
图5为本发明实施例中权值的另一种计算示意图。如图5所示，当《为3 时，权值R ( 2, 3)可取为
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中，权『"，力可采用简单的双线性模型，即
<formula>formula see original document page 13</formula>。
步骤204可包括以下步骤根据参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算 值与参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测值获得参考站穿透点的电离层垂
直延迟误差值；根据一 时间段内的该参考站穿透点的所有电离层垂直延迟误 差值获得参考站穿透点的电离层误差序列；根据该参考站穿透点的电离层误 差序列获得参考站穿透点的电离层误差限值。具体地，可通过以下公式获得
第/个穿透点的电离层垂直延迟误差(0,其计算公式为e〃^ (0 = J/尸《(0 - 7〃)/), (0 由于每个参考站均需要在一段时间，即一个周期T内向用户播发数据， 假设参考站穿透点的测量数据的更新频率是10s,参考站向用户播发数据的周 期T为3min，即参考站向用户播发参考站穿透点的电离层数据的更新频率是
3min,那么在周期T( T = 3min )内,对于每个参考站穿透点均会得到18个』W 为 一组的参考站的电离层误差序列。
根据时间段T内获得的参考站穿透点的电离层误差序列，可通过以下公 式获得对应的参考站穿透点的电离层误差限值
其中 wtr ', v附-， m为在一时
间段内获得的参考站穿透点的电离层垂直延迟误差的个数(本实施例中m = 18,为T=3min内参考站穿透点的电离层垂直延迟误差的数量)。
所有参考站均可将其获得的所有参考站穿透点的电离层的误差序列及误 差限值播发给用户，同时，参考站穿透点的电离层误差序列中的每个参考站 穿透点的电离层垂直延迟误差均对应有其釆样时刻该参考站穿透点的坐标 值。
用户 可确定其可用户见卫星及用户穿透点，同时还可接收参考站发送的 参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值。当用户确定其用户可见卫星及 其用户穿透点后，用户可根据从所有参考站接收到的参考站穿透点的电离层 误差序列和误差限值，获得用户穿透点的电离层延迟误差，图6为本发明电 离层延迟误差的获取方法实施例中获取用户穿透点的电离层延迟误差的流程 图，具体地，本实施例中的步骤40可包括以下步骤
步骤401、接收参考站发送的参考站穿透点的电离层误差序列和误差限 值，并根据用户穿透点从参考站穿透点中选出q个参考站穿透点，其中q为 正整数；步骤402、根据q个参考站穿透点的电离层误差序列获得用户穿透点的电 离层绝对垂直延迟误差；
步骤403、根据参考站穿透点的电离层误差限值和用户穿透点的电离层绝 对垂直延迟误差，获得用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差；
步骤404、根据用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差获得用户穿透点的 电离层延迟误差。
步骤401中，由于用户会接收到其区域内所有参考站发送的参考站穿透 点的电离层误差序列和误差限值，而每个参考站可能有多颗可见卫星，也即 有多个参考站穿透点。因此，4i设每个参考站均有a颗可见卫星，即每个参 考站有a个参考站穿透点，每个用户可接收b个参考站发送的数据，则用户 总共会接收到a x b个参考站穿透点的误差序列和误差限值。同时，假设用户 自身有c颗可见卫星，则针对c颗卫星中的任意一颗卫星，用户均需要从a x b个参考站穿透点的误差序列中选择得到q个穿透点，并将该q个穿透点的 误差序列作为用户穿透点电离层垂绝对直延迟误差的计算依据。
本实施例中可通过以下步骤获得该q个穿透点获取每个参考站穿透点 的电离层误差序列中与该穿透点的所有电离层垂直延迟误差平均值的差值的 绝对值最小的一个电离层垂直延迟误差值，并组成参考站穿透点总的误差序 列；获得用户穿透点坐标与参考站穿透点总的误差序列中每个参考站穿透点 的电离层垂直延迟误差对应参考站穿透点的坐标之间的距离，并将所有的距 离值按升序排列组成距离序列；获取距离值按升序排列组成的距离序列中前q 个距离值对应的参考站穿透点。其中，本实施例中采用每个参考站穿透点的 电离层误差序列中处于中间的穿透点的电离层垂直延迟误差作为参考站穿透 点总的误差序列中的元素，即对于包含18个电离层垂直延迟误差的参考站穿 透点的电离层误差序列，取该电离层误差序列中的第9个穿透点的电离层垂 直延迟误差作为参考站穿透点总的误差序列中的一个元素。
具体地，，B殳用户穿透点的地心地固定坐标系ECEF坐标值为(&，y。，2。)，参考站穿透点总的误差序列中第j个穿透点的垂直延迟误差对应的穿透点的
坐标值为。，^，Z0 (j=l, 2,…，axb),该第j个穿透点的垂直延迟误差为 参考站播发的第j个穿透点的误差序列中第9个穿透点的垂直延迟误差，则 用户穿透点位置和第j个穿透点的误差序列中的第9个穿透点的垂直延迟误 差所对应的穿透点的坐标之间的距离《(j = l, 2，…，axb)为
<formula>formula see original document page 16</formula>
根据上述公式，获得a x b个距离值《，然后将该a x b个距离值《按升
序进行排列，组成距离序列，在按升序排列组成的距离序列中选择前q个距 离值对应的穿透点。
在步骤402中，可采用距离和仰角相结合加权的方法对该q个参考站穿 透点的电离层误差序列进行处理，获得用户穿透点的电离层绝对垂直延迟误 差。其计算公式为
其中，^-sin(《)/《。《是参考站相对于卫星的仰角，",是第!'个穿透点到 用户穿透点位置之间的距离，18xq为q个最佳误差序列对应的所有穿透点的 个数(本实施例中q取4，即共有72个穿透点)。
步骤403中用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差可按以下公式计算获
得
其中，公式中的第一项为用户接收到的所有参考站的所有穿透点的电离
层误差限值的最大值；第二项为用户穿透点的电离层绝对垂直延迟误差。
在步骤404中，可采用倾斜因子对用户穿透点的电离层总的垂直延迟误
差进行处理，获得用户穿透点的电离层延迟误差。具体地，通过倾斜因子&p,将用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差转化为用户方向的用户穿透点的电
离层延迟误差(即用户和卫星连线上的用户穿透点的电离层延迟误差)
其中， ， ^为近似为球形的地球半径，^为穿透点电
离层的平均高度，取350km(参考航空无线电技术委员会RTCA的D0-229C中的 标准)，E为用户和卫星之间的仰角。
上述实施例中，导4元系统中的卫星可以为同一星座下的卫星，也可以为 不同星座下的卫星，本实施例中所说的星座指的是GPS、 GLOMSS、 GALILEO 或COMPASS。当本实施例中的卫星属于不同星座下的卫星，即导航系统属于多 星座导航系统时，假设导航系统中的卫星分别属于GPS、 GLONASS和GALUEO 星座下的卫星，则在上述实施例的步骤22之后，步骤23之前还可包括以下 步骤，即将步骤22中获得的参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值转换到 同一星座同一频点下该穿透点的电离层垂直延迟的计算值，具体地，本实施 例中采用将所有参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值转换到GPS星座的 Ll频点，计算公式如下
WO"脂(,)。(4")2
力
其中，fi指GPS的Ll频点对应的频率，4指第/个穿透点所对应的卫星的 频率。
本发明实施例中，数个参考站直接将数个参考站穿透点的电离层误差序 列和误差限值传送给用户，用户接收后根据用户穿透点和数个参考站穿透点 的电离层误差序列和误差限值获得用户穿透点的电离层延迟误差，相对于现 有技术中需要广域中心站对参考站获得的穿透点的电离层延迟数据进行加权 计算并获得所有网格点的电离层校正数据相比，本发明技术方案可以有效减 少数据的运算量，减少了加权计算的次数，降低了加权计算过程中的精度损 耗，提高了用户穿透点的电离层延迟误差的精度。由于本发明不需要广域中心站，不会存在广域中心站损坏而造成整个系统无法正常运行的问题，提高
了导航系统的可靠性；进一步地，用户可根据自身的需要选择其所需要的参
考站穿透点以获得用户穿透点的电离层延迟误差，提高了用户的机动性，同 时，本发明可应用于多星座导航系统中，有效提高了用户穿透点的电离层延 迟误差的精度。
图7为本发明电离层延迟误差的获取系统实施例的结构示意图。如图7 所示，本实施例包括第一测量模块101、第一获取模块102、第二测量模块103 和第二获取模块104,其中，第一测量模块101可确定参考站与参考站可见卫 星之间的参考站穿透点；第一获取模块102与第一测量模块101连接，用于 根据第一测量冲莫块101确定的参考站穿透点获得参考站穿透点的电离层误差 序列和误差限值；第二测量^^莫块103可确定用户与用户可见卫星之间的用户 穿透点并将得到的用户穿透点传给第二获取模块104;第二获取模块104与第 二测量模块103和第一获取模块102连接，用于接收第一获取模块102发送 的参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值，接收第二测量模块103发送 的用户穿透点，并可根据用户穿透点和参考站穿透点的电离层误差序列和误 差限值获得用户穿透点的电离层延迟误差。
本实施例中，通过第一测量模块101和第一获取模块102可检测并获得 参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值，并可将所有参考站的所有参考 站穿透点的电离层误差序列和误差限值发送至第二获取^f莫块104;第二测量才莫 块103可测量用户与用户可见卫星之间的用户穿透点，并由第二获取模块104 根据用户穿透点和接收到的所有参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值 获得用户穿透点的电离层延迟误差。具体地，第一测量才莫块101可确定参考 站与参考站可见卫星之间的参考站穿透点，并将参考站穿透点信息发送给第
一获取模块102;第一获取才莫块102可根据参考站穿透点获得参考站穿透点的 电离层误差序列和误差限值，具体地，根据参考站穿透点，获得采样时刻卫 星的导航电文参数，通过Klobuchar模型计算获得参考站穿透点的电离层垂直延迟，并与参考站穿透点电离层垂直延迟的预测值作差，获得参考站穿透 点的电离层垂直延迟误差，根据该穿透点在一段时间内的所有电离层垂直延 迟误差获得参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值，并将所有参考站穿
透点的电离层误差序列和误差限值发送到第二获取模块104;第二获取模块 104可根据用户穿透点对接收到的所有参考站穿透点的电离层误差序列进行 处理，获得用户穿透点的电离层延迟误差。
图8为本发明电离层延迟误差的获取系统实施例中第一获取模块的结构 示意图。如图8所示，本实施例中的第一获取模块102还可包括第一采集单 元in、第一处理单元122、第二处理单元123、第三处理单元124和发送单 元125。其中，第一采集单元121与第一测量模块101连接，用于从第一测量 模块101接收参考站穿透点，并在当前釆样时刻接收参考站可见卫星发送的导 航电文参数；第一处理单元122与第一采集单元121连接，用于接收第一采 集单元121的导航电文参数，并根据参考站穿透点和导航电文参数获得参考 站穿透点的电离层垂直延迟的计算值；第二处理单元123与第一测量模块101 连接，用于从第一测量模块101接收参考站穿透点，并根据参考站穿透点获 得参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测值；第三处理单元124与第一处理 单元I"和第二处理单元I"连接，用于从第一处理单元122接收参考站穿 透点的电离层垂直延迟的计算值，从第二处理单元123接收参考站穿透点的 电离层垂直延迟的预测值，并根据参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值 和参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测值获得参考站穿透点的电离层误差 序列和误差限值；发送单元125与第三处理单元124连接，用于从第三处理 单元124接收参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值，并发送参考站穿 透点的电离层误差序列和误差限值。
图9为本发明电离层延迟误差的获取系统实施例中第二获取模块的结构 示意图。如图9所示，本实施例中的第二获取模块104可包括第二采集单元 "1、第四处理单元222、第五处理单元223和第六处理单元224。其中，第二采集单元221与第二测量模块103和第一获取模块102连接，用于从第二 测量模块103中接收用户穿透点，从第一获取模块102中接收参考站穿透点 的电离层误差序列；第四处理单元222与第二采集单元221连接，用于根据 第二采集单元221接收到的用户穿透点从参考站穿透点中选出q个参考站穿 透点，其中q为正整数，同时，第四处理单元222还可根据获得的q个参考 站穿透点的电离层误差序列获得用户穿透点的电离层绝对垂直延迟误差，并 传送给第五处理单元223;第五处理单元223与第四处理单元222连接，用于 根据参考站穿透点的电离层误差限值和用户穿透点的电离层绝对垂直延迟误 差，获得用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差；第六处理单元224与第五 处理单元223连接，用于4艮据第五处理单元223计算得到的用户穿透点的电 离层总的垂直延迟误差获得用户穿透点的电离层延迟误差。
本实施例中的卫星也可以为GPS、 GL0NASS、 GALIE0或COMPASS任一星座 的卫星。具体地，当本实施例中的卫星属于不同星座下的卫星时，即导航系 统属于多星座导航系统时，则第一处理单元122还可用于将参考站穿透点的 电离层垂直延迟的计算值转换到同一星座同一频点下该穿透点的电离层垂直 延迟的计算值。
本发明系统实施例中，数个参考站直接将数个参考站穿透点的电离层误 差序列和误差限值传送给用户，用户接收后根据用户穿透点和数个参考站穿 透点的电离层误差序列和误差限值获得用户穿透点的电离层延迟误差，相对 于现有技术中需要广域中心站对参考站获得的穿透点的电离层延迟数据进行 加权计算并获得所有网格点的电离层校正数据相比，本发明技术方案可以有 效减少数据的运算量，减少加权计算的次数和，降低了加权计算过程中的精 度损耗，提高了用户穿透点的电离层延迟误差的精度。由于本发明不需要广 域中心站，不会存在广域中心站损坏而造成整个系统无法正常运行的问题， 提高了导航系统的可靠性；进一步地，用户可根据自身的需要选择其所需要 的参考站穿透点以获得用户穿透点的电离层延迟误差，提高了用户的机动性，同时，本发明可应用于多星座导航系统中，有效提高了用户穿透点的电离层 延迟误差的精度。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进 行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技 术人员应当理解其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的 精神和范围。
权利要求
1、一种电离层延迟误差的获取方法，其特征在于，包括步骤10、参考站确定参考站与参考站可见卫星之间的参考站穿透点；步骤20、参考站根据所述参考站穿透点获得参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值；步骤30、用户确定用户与用户可见卫星之间的用户穿透点；步骤40、用户接收参考站发送的所述参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值，并根据所述用户穿透点和参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值获得所述用户穿透点的电离层延迟误差。
2、 根据权利要求1所述的电离层延迟误差的获取方法，其特征在于，所 述步骤20包括步骤201、参考站在当前采样时刻接收参考站可见卫星发送的导航电文参数；步骤202、根据所述参考站穿透点和导航电文参数获得所述参考站穿透点 的电离层垂直延迟的计算值；步骤203、根据所述参考站穿透点获得所述参考站穿透点的电离层垂直延 迟的预测值；步骤204、根据所述参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值和参考站穿 透点的电离层垂直延迟的预测值获得参考站穿透点的电离层误差序列和误差 限值。
3、 根据权利要求2所述的电离层延迟误差的获取方法，其特征在于，所 述步骤203具体为根据所述参考站穿透点信息，读取上一采样时刻所述参 考站穿透点附近的K个参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值，通过双线 性模型加权分析获得所述参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测值，其中K 为正整数。
4、 根据权利要求1所述的电离层延迟误差的获取方法，其特征在于，所述步骤40包括步骤401、接收参考站发送的所述参考站穿透点的电离层误差序列和误差 限值，并根据所述用户穿透点从所述参考站穿透点中选出q个参考站穿透点， 其中q为正整数；步骤402、根据所述q个参考站穿透点的电离层误差序列获得所述用户穿 透点的电离层绝对垂直延迟误差；步骤403、根据所述参考站穿透点的电离层误差限值和用户穿透点的电离 层绝对垂直延迟误差，获得所述用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差；步骤404、根据所述用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差获得所述用户 穿透点的电离层延迟误差。
5、 根据权利要求4所述的电离层延迟误差的获取方法，其特征在于，所 述步骤401具体为获取每个参考站穿透点的电离层误差序列中与该穿透点 的所有电离层垂直延迟误差平均值的差值的绝对值最小的一个电离层垂直延 迟误差值，并组成参考站穿透点总的误差序列；获得所述用户穿透点坐标与 所述参考站穿透点总的误差序列中每个参考站穿透点的电离层垂直延迟误差 对应参考站穿透点的坐标之间的距离，并将所有的距离值按升序排列组成距 离序列；获取所述距离值按升序排列组成的距离序列中前q个距离值对应的 参考站穿透点，其中q为正整数。
6、 根据权利要求4所述的电离层延迟误差的获取方法，其特征在于，所 述步骤402具体为采用距离和仰角相结合加权的方法对所述q个参考站穿 透点的电离层误差序列进行处理，获得所述用户穿透点的电离层绝对垂直延 迟误差。
7、 根据权利要求4所述的电离层延迟误差的获取方法，其特征在于，所 述步骤404具体为采用倾斜因子对所述用户穿透点的电离层总的垂直延迟 误差进行处理，获得所述用户穿透点的电离层延迟误差。
8、 一种电离层延迟误差的获取系统，其特征在于，包括第一测量模块，用于确定参考站与参考站可见卫星之间的参考站穿透点； 第一获取模块，用于根据所述参考站穿透点获得参考站穿透点的电离层 误差序列和误差限值；第二测量模块，用于确定用户与用户可见卫星之间的用户穿透点； 第二获取模块，用于接收所述第一获取模块发送的所述参考站穿透点的 电离层误差序列和误差限值，并根据所述用户穿透点和参考站穿透点的电离 层误差序列和误差限值获得所述用户穿透点的电离层延迟误差。
9、 根据权利要求8所述的电离层延迟误差的获取系统，其特征在于，所述第一获取模块包括第一采集单元，用于从第一测量模块接收所述参考站穿透点，并在当前采样时刻接收参考站可见卫星发送的导航电文参数；第一处理单元，用于根据所述参考站穿透点和导航电文参数获得所述参 考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值；第二处理单元，用于根据所述参考站穿透点获得所述参考站穿透点的电 离层垂直延迟的预测值；第三处理单元，用于根据所述参考站穿透点的电离层垂直延迟的计算值 和参考站穿透点的电离层垂直延迟的预测值获得参考站穿透点的电离层误差 序列和误差限值；发送单元，用于发送所述参考站穿透点的电离层误差序列和误差P艮值。
10、 根据权利要求8所述的电离层延迟误差的获取系统，其特征在于， 所述第二获取模块包括第二采集单元，用于从所述第二测量模块接收所述用户穿透点，从所述第 一获取模块接收所述参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值；第四处理单元，用于根据所述用户穿透点从所述参考站穿透点中选出q 个参考站穿透点，其中q为正整数，并根据所述q个参考站穿透点的电离层 误差序列获得所述用户穿透点的电离层绝对垂直延迟误差；第五处理单元，用于根据所述参考站穿透点的电离层误差限值和用户穿 透点的电离层绝对垂直延迟误差，获得所述用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差；第六处理单元，用于根据所述用户穿透点的电离层总的垂直延迟误差获 得所述用户穿透点的电离层延迟误差。
全文摘要
本发明公开了一种电离层延迟误差的获取方法及系统。该方法可获得参考站所有的参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值，并直接发送给用户，由用户根据用户穿透点及接收到的参考站穿透点的电离层误差序列和误差限值获得用户穿透点的电离层延迟误差。同时，本发明还公开了一种电离层延迟误差的获取系统。本发明可有效减少电离层校正数据的处理和运算量，提高电离层延迟误差的获取精度，同时也提高了导航系统的可靠性，特别适用于多星座组成的导航系统中。
文档编号G01S5/02GK101419274SQ200810239098
公开日2009年4月29日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者军 张, 朱衍波, 珊 汪, 王志鹏, 瑞 薛 申请人:北京航空航天大学