一种提取bds卫星电离层穿刺点电子浓度的新方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及北斗卫星导航系统度DS)，具体是一种提取抓S卫星电离层穿刺点电 子浓度的新方法。
【背景技术】
[0002] 电离层延迟误差是影响卫星导航定位精度最大的误差源，也是改善我国抓S卫星 导航系统定位精度迫切需要解决的重要问题之一。国内外众多学者在运方面做了大量卓有 成效的工作。双频接收机用户可W利用电离层延迟与信号频率的平方反比关系，采用双频 组合方式削弱该影响，但该方法需考虑硬件延迟偏差。硬件延迟偏差是不同频率的信号在 卫星或者接收机内部时延的偏差。在利用GNSS测量电离层延迟量时最大误差为系统的硬 件延迟偏差。因此在进行单站电离层估计时必须顾及DCB的影响。目前国际上权威的GPS 卫星/接收机DCB值是由IGSdnternationalGNSSService)利用全球200多个监测站连 续观测解算所公布，但抓S卫星/接收机DCB尚无官方公布值。因此利用抓S卫星不能精 确提取电罔层穿刺点电子浓度。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种提取抓S卫星电离层穿刺点电子浓度新方法。该方法根 据抓S卫星难W精确提取电离层穿刺点电子浓度的特点，解决提取抓S卫星电离层穿刺点 电子浓度的问题，解决抓S系统在我国区域电离层精确改正的问题。
[0004] 本发明一种提取抓S卫星电离层穿刺点电子浓度新方法，根据电离层在小区域内 具有良好的空间相关性，电离层穿刺点距离在100km内垂向电离层延迟差值处于0. 2~0. 5 米范围的特点。捜索出电离层穿刺点距离在100km内的BDS与GPS卫星，利用双频数据提取 捜索到的GPS卫星穿刺点电子浓度，将捜索到的抓S与GPS卫星电离层穿刺点电子浓度近 似相等，获取BDS卫星电离层穿刺点的垂向电子浓度（VTEC)，再通过倾斜因子转化为站-星 斜向电离层含量灯EC)。
[0005] 实现本发明目的的技术方案是：
[0006] -种提取抓S卫星电离层穿刺点电子浓度新方法，具体包括如下步骤：
[0007] (1)卫星电离层穿刺点位置及倾斜因子的解算
[000引 穿刺点缔度 <l)pp=a;rcsin(sin<l)Ucosil^pp+coscKsinil^ppcosAZ)，穿刺点经度
[0009] 其中AZ为方位角，为地屯、角，（d)。，A。）为用户位置，Re为地球平均半径，E为 用户仰角，E'为穿刺点IPP的仰角，h和hi分别为电离层监测站和最大电子浓度距地面的 局程；
[0010] (2)电离层穿刺点的大地坐标转化为大地直角坐标：
[0011]
度,LH)表不电罔层穿刺点 的缔度、经度和高程，（X，y，z)表示相应的大地直角坐标，N为地球面卯酉圈的曲率半径，e为地球的第一偏屯、率，a为地球的长半径；
[0012] (3)利用GPS双频数据提取穿刺点垂向电子浓度
[0013]
[0014] 其中AP是两个不同频率间的伪距差分值；VTEC为接收机到卫星电离层穿刺点垂 向电子含量；F狂）为电离层投影函数；C表示光在真空中的传播速度；DCBf为接收机频间偏 差，对所有卫星而言，DCBf是一致的；DCBS是GPS卫星频间偏差；f1与f2为GPS两个频点（f1 =1557. 42MHZ,fz= 1227. 60M监）；
[0015] (4)BDS卫星电离层穿刺点TEC提取
[0016] 计算两类卫星电离层穿刺点相距距离
其中 点（Xg，yg，Zg)为GI^S卫星电离层穿刺点大地直角坐标，点（Xb，yb，Zb)为抓S卫星电离层穿刺 点大地直角坐标。根据电离层在小区域内具有良好的空间相关性的特点，将捜索到的抓S 与GPS卫星电离层穿刺点电子浓度近似相等，获取抓S卫星电离层穿刺点的垂向电子浓度 (VTEC)，再通过倾斜因子转化为站-星斜向电离层电子浓度灯EOTEC=F?VTEC。
[0017] 本发明的有益效果是：
[0018] (1)无需布设大规模地面基准站建模电离层模型，降低了计算的复杂性。
[0019] 似在抓S卫星/接收机DCB尚无官方公布值的情况下，能有效提取抓S卫星电离 层穿刺点电子浓度。
【附图说明】
[0020] 图1为抓S卫星电离层穿刺点电子浓度提取框图；
[0021] 图2gmsd监测站上空部分典型抓S卫星与临近的GPS卫星VTEC差异值（2014年 年积日130天）；
[0022] 图3wark监测站上空部分典型BDS卫星与临近的GPS卫星VTEC差异值（2014年 年积日130天）。
【具体实施方式】
[0023] 现结合附图和实施例对本
【发明内容】
作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
[0024] 实施例
[0025] 本实施例中：图1为BDS卫星电离层穿刺点电子浓度提取框图。参照图1，利用 抓S/GPS导航电文与观测文件计算出卫星电离层穿刺点大地坐标与GPS卫星电离层穿刺点 电子浓度。根据电离层在小区域内具有良好的空间相关性的特点，捜索出电离层穿刺点距 离在lOOKm内的抓S与GPS卫星，将捜索到的卫星电离层穿刺点电子浓度近似相等，获取 BDS卫星的电离层穿刺点电子浓度。
[0026] 提取BDS卫星电离层穿刺点电子浓度，具体方法包括如下步骤：
[0027] (1)卫星电离层穿刺点位置及倾斜因子的解算
[0028]穿刺点缔度<l)pp=a;rcsin(sin4Ucos1])PP+COSsin1])PPcosAZ)，穿刺点经度
[002引其中AZ为方位角，Itpp为地屯、角，（d)。，入。）为用户位置，Re为地球平均半径，E为 用户仰角，E'为穿刺点IPP的仰角，h和hi分别为电离层监测站和最大电子浓度距地面的 局程；
[0030] (2)电离层穿刺点的大地坐标转化为大地直角坐标
[0031]
度,LH)表不电罔层穿刺点 的缔度、经度和高程，（x，y，z)表示相应的大地直角坐标，N为地球面卯酉圈的曲率半径，e为地球的第一偏屯、率，a为地球的长半径；
[0032] (3)利用GPS双频数据提取电离层穿刺点垂向电子浓度
[0033]
[0034] 其中AP是两个不同频率间的伪距差分值；VTEC为接收机到卫星电离层穿刺点垂 向电子含量；F狂）为电离层投影函数；C表示光在真空中的传播速度；DCBf为接收机频间偏 差，对所有卫星而言，DCBf是一致的；DCBS是GPS卫星频间偏差；f1与f2为GPS两个频点（f1 =1557. 42MHZ,fz= 1227. 60M监）；
[00对 （4)提取抓S卫星电离层穿刺点TEC
[0036] 计算两类卫星电离层穿刺点相距距离
其中 点（Xg，yg，Zg)为GPS卫星电离层穿刺点大地直角坐标，点（Xb，yb，Zb)为抓S卫星电离层穿 刺点大地直角坐标；根据电离层在小区域内具有良好的空间相关性，电离层穿刺点距离在 lOOKm内垂向电离层延迟差值处于0.2~0.5米范围内，将捜索到的抓S与GI^S卫星电离层 穿刺点电子浓度近似相等，获取抓S卫星电离层穿刺点的垂向电子浓度VTEC，再通过倾斜 因子F转化为站-星斜向电离层含量TEC，TEC=F?VTEC。
[0037] 图2与图3为2014年年积日130天gmsd监测站与wark监测站上空捜索到的部分 典型抓S卫星与临近GPS卫星电离层穿刺点电子浓度差异值。从图2与图3可W看出电离 层穿刺点在lOOKm内的两颗卫星VTEC互差值最大达到0. 7TECU或0. 1Ins(对于fV频点）， 但大部分处于0. 4TECU或0. 06nsW内。
【主权项】
1. 一种提取BDS卫星电离层穿刺点电子浓度新方法，其特征是包括如下步骤： (1) 卫星电离层穿刺点位置及倾斜因子的解算 穿刺点炜度，穿刺点经度其中AZ为方位角，Φρρ为地心角，（Φ u, Au)为用户位置，Re为地球平均半径，E为用 户仰角，E'为穿刺点IPP的仰角，h和hi分别为电离层监测站和最大电子浓度距地面的高 程； (2) 电离层穿刺点的大地坐标转化为大地直角坐标，其中，（B，L，H)表示电离层穿刺点的炜 度、经度和高程，（x，y，z)表示相应的大地直角坐标，N为地球面卯酉圈的曲率半径，e为地 球的第一偏心率，a为地球的长半径； (3) 利用GPS双频数据提取电离层穿刺点垂向电子浓度其中A P是两个不同频率间的伪距差分值；VTEC为接收机到卫星电离层穿刺点垂向电 子含量；F(Z)为电离层投影函数；c表示光在真空中的传播速度；DCB1^为接收机频间偏差， 对所有卫星而言，DCB 1^是一致的；DCB s是GPS卫星频间偏差；f 1与f 2为GPS两个频点（f 1 = 1557. 42MHZ, f2= 1227. 60MHZ)； (4) 提取BDS卫星电离层穿刺点TEC 计算两类卫星电离层穿刺点相距距离其中点 (Xg，yg，Zg)为GPS卫星电离层穿刺点大地直角坐标，点（x b，yb，zb)为BDS卫星电离层穿刺 点大地直角坐标；根据电离层在小区域内具有良好的空间相关性，电离层穿刺点距离在 IOOKm内垂向电离层延迟差值处于0. 2~0. 5米范围内，将搜索到的BDS与GPS卫星电离层 穿刺点电子浓度近似相等，获取BDS卫星电离层穿刺点的垂向电子浓度VTEC，再通过倾斜 因子F转化为站-星斜向电离层含量TEC，TEC = F · VTEC。
【专利摘要】本发明公开了一种提取BDS卫星电离层穿刺点电子浓度的新方法，根据电离层在小区域内具有良好的空间相关性的特点，搜索出电离层穿刺点距离在100Km内的BDS与GPS卫星，用户解算出此刻搜索到的GPS卫星电离层穿刺点电子浓度，再将解算值与搜索出的BDS卫星电离层穿刺点电子浓度近似相等，得到BDS卫星电离层穿刺点处的电子浓度（VTEC），再通过倾斜因子转化为站-星斜向电离层含量（TEC）。本发明可精确提取BDS卫星电离层穿刺点的电子浓度，解决BDS系统在我国区域电离层精确改正的问题。
【IPC分类】G01S19/07
【公开号】CN105182367
【申请号】CN201510611230
【发明人】蔡成林, 秦懿, 李思敏, 王京辉, 王亮亮, 刘昌盛, 张炘, 卢亚军
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月22日