一种适用于全球区域的GNSS电离层延迟三维建模方法

摘要

本发明公开了一种适用于全球区域的GNSS电离层延迟三维建模方法，首先采用国际参考电离层模型IRI2012获取用于表征电离层电子垂直分布的经验正交函数，基于球谐函数和经验正交函数使用预先已经精确估计的电离层TEC观测量建立电离层模型，构建适用于全球区域电离层延迟的精确三维建模方法；相对于现有方法，该方法使用经验正交函数表征电离层电子密度的垂直分布，不仅克服了电离层延迟二维模型的局限，而且可以有效的监测电离层大尺度结构(如赤道异常、中纬槽及不同的电离层扰动等)的变化信息，对于监测和研究电离层不同尺度不均匀性、电离层环境、电离层时空变化、电离层异常变化及电离层全球范围的监测均有重要的科学意义和应用价值。

主权项

一种适用于全球区域的电离层延迟的三维建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取表征电离层电子垂直分布的经验正交函数，具体过程为：S1、使用国际参考电离层模型IRI2012对与观测数据同一天的电离层电子剖面进行采样，得到一天中不同时刻电离层在不同高度上的电子密度采样数据，构成电离层剖面时间序列；S2、求取电离层剖面时间序列的协方差矩阵；S3、对协方差矩阵进行特征值分解得到各个特征值对应的经验正交函数；步骤2、构建电离层三维模型,具体为：用球谐函数表征电离层电子密度的水平方向分布，挑选步骤1得到的部分经验正交函数，用挑选出的各个经验正交函数的线性组合表示电离层电子密度的垂直方向分布；对得到的电离层电子密度进行积分即得到电子含量TEC的表达式，其中，积分上、下限分别为地面GNSS接收机的位置和空间GNSS卫星位置；电离层电子密度的积分形式即为电离层延迟三维模型；其中的经验正交函数的系数以及球谐函数的系数组成待求解的电离层三维模型的系数；步骤3、解算电离层延迟三维模型系数，具体为：S1、获取X个具有不同接收机位置和/或卫星位置的电子含量TEC的观测量；S2、将各个电子含量TEC观测量与具有相应的地面GNSS接收机位置和空间GNSS卫星位置分别作为积分上、下限的电子含量TEC表达式联立，得到具有X个方程的非线性方程组；S3、采用非线性估计方法对所述非线性方程组进行解算，得到电离层三维模型的系数后，建立适用于全球区域的GNSS电离层延迟三维模型。