一种提取BDS卫星电离层穿刺点电子浓度的新方法

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。

主权项

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纬度φ_pp＝arcsin(sinφ_u cosψ_pp+cosφ_u sinψ_pp cosAZ)，穿刺点经度${\lambda }_{pp}={\lambda }_u+arcsin\left(\frac{{\mathrm{sin\psi }}_{pp}\sin AZ}{{\mathrm{cos\phi }}_{pp}}\right),$倾斜因子$F=\frac{1}{{\mathrm{sinE}}^{\prime }}=\frac{1}{\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{Re}+h}{\mathrm{Re}+hi}\cos E\right)}^2}}$其中AZ为方位角，ψ_pp为地心角，(φ_u,λ_u)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$\begin{array}{c}x=(N+H)\cos B\cos L\\ y=(N+H)\cos B\sin L\\ z=[N(1-e^2)+H]\sin B\end{array},$其中$N=\frac{a}{W}=\frac{a}{\sqrt{1-e^2{\sin }^{2}B}},$(B,L,H)表示电离层穿刺点的纬度、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$VTEC=-\frac{f_1^2{f}_2^2}{F\left(Z\right)·40·3·(f_1^2-f_2^2)}·({\mathrm{\Delta P}}_{r.sm}^s-c·{\mathrm{DCB}}_r-c·{\mathrm{DCB}}^s)$其中ΔP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；DCB_r为接收机频间偏差，对所有卫星而言，DCB_r是一致的；DCB^s是GPS卫星频间偏差；f₁与f₂为GPS两个频点(f₁＝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(x_g,y_g,z_g)为GPS卫星电离层穿刺点大地直角坐标，点(x_b,y_b,z_b)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100Km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。