总电子含量确定方法、装置、电子设备及可读存储介质

本申请属于信息处理，尤其涉及一种总电子含量确定方法、装置、电子设备及可读存储介质。

背景技术：

1、目前，地球电离层作为日地空间环境的重要组成部分，对人类的生产和生活都有着重要的影响。由于宇宙或太阳活动的影响，电离层区域的带电粒子会变得异常活跃，对于导航定位而言，电波信号经过电离层时产生的信号延迟误差将达到数米到数百米，这会严重限制卫星导航定位服务。其中，总电子含量(total electron content，tec)是测量地球大气中电离层密度的重要指标，该指标可以体现地球的大气电离层的厚度，也可以提供卫星通信的信号通道信息。因此，确定tec对卫星导航意义重大。

2、为了研究方便，一般可以通过电离层投影函数将gnss信号传播路径上的tec转化为穿刺点天顶方向的总电子含量，即vtec。

3、由于全球导航卫星系统（global navigation satellite system，gnss）监测站需要建立在坚实稳定的地面上，而大部分的地球表面被海洋覆盖，因此地球大部分海洋区域上空无法进行有效监测，另外，随着人类航天航空技术的发展，未来将有越来越多的人造卫星发射入轨，在低轨卫星上搭载gnss接收机不仅可以获取leo精密位置信息，同时还可以获取gnss电子总含量信息；gnss tec数据因其全球覆盖、高精度和高时空分辨率等优点、可作为重要的空间天气研究的产品之一。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种总电子含量确定方法、装置、设备及可读存储介质，能够解决目前电离层vtec的监测范围受限且精度不高的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种总电子含量确定方法，该方法包括：

3、获取伪距观测值和载波相位观测值；其中，伪距观测值和载波相位观测值由低轨道地球leo卫星上搭载的全球导航卫星系统gnss接收机接收得到；

4、根据伪距观测值和载波相位观测值建立目标方程，目标方程中包括目标系数和接收机端伪距码偏差；

5、求解目标方程中的目标系数的目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值；

6、根据伪距观测值、目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值，确定电离层的垂直总电子含量vtec。

7、第二方面，本申请实施例提供一种总电子含量确定装置，该装置包括：

8、获取模块，用于获取伪距观测值和载波相位观测值；其中，伪距观测值和载波相位观测值由leo卫星上搭载的gnss接收机接收得到；

9、建立模块，用于根据伪距观测值和载波相位观测值建立目标方程，目标方程中包括目标系数和接收机端伪距码偏差；

10、求解模块，用于求解目标方程中的目标系数的目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值；

11、确定模块，用于根据伪距观测值、目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值，确定电离层的vtec。

12、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；处理器执行计算机程序指令时，实现如第一方面或者第一方面的任一可能实现方式中的方法。

13、第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面或者第一方面的任一可能实现方式中的方法。

14、本申请实施例中，通过获取伪距观测值和载波相位观测值；其中，伪距观测值和载波相位观测值由低轨道地球leo卫星上搭载的全球导航卫星系统gnss接收机接收得到；这里，在轨运行的leo能够全球飞行，相应地，在轨运行的leo上搭载的gnss接收机也随之全球移动，因此可实现海洋区域上空的电离层监测，提升监测范围，解决目前电离层vtec的监测范围受限的问题；根据伪距观测值和载波相位观测值建立目标方程，目标方程中包括目标系数和接收机端伪距码偏差；然后，求解目标方程中的目标系数的目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值，这里，能够快速准确地确定出目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值；最后，根据伪距观测值、目标系数值和求解出的高精度的接收机端伪距码偏差的偏差值，确定电离层的垂直总电子含量vtec，由此，能够实现在leo端对vtec的实时高精度计算。

技术特征：

1.一种总电子含量确定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述伪距观测值、所述目标系数值和所述接收机端伪距码偏差的偏差值，确定电离层的垂直总电子含量vtec，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述伪距观测值和获取到的广播星历信息确定地磁坐标、卫星高度角和方位角信息，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述伪距观测值和载波相位观测值建立目标方程，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据所述载波相位观测值和预先建立的投影函数、建立第二矩阵之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述伪距观测值和所述载波相位观测值，确定相位平滑伪距矩阵，包括：

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标系数包括第一系数、第二系数和第三系数，所述根据所述目标系数和所述接收机端伪距码偏差建立第一矩阵，包括：

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述载波相位观测值，建立权重矩阵，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述高度角、所述信号强度和所述平滑长度，建立所述权重矩阵，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述高度角，确定高度角权重值，包括：

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号强度，确定信号强度权重值，包括：

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述平滑长度，计算平滑长度权重值，包括：

13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述目标系数包括第一系数、第二系数和第三系数，所述求解所述目标方程中的所述目标系数的目标系数值和接收机端伪距码偏差，包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述伪距观测值、所述目标系数值和所述接收机端伪距码偏差的偏差值，确定电离层的垂直总电子含量vtec，包括：

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

16.根据权利要求15所述的方法，在所述根据所述历史温度值和所述历史偏差值，建立所述接收机端伪距码偏差和所述接收机的温度信息之间的多项式函数之后，所述方法还包括：

17.一种总电子含量确定装置，其特征在于，所述装置包括：

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述建立模块，具体用于：

19.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-16任意一项所述的总电子含量确定方法。

20.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-16任意一项所述的总电子含量确定方法。

技术总结
本申请实施例公开了一种总电子含量确定方法、装置、电子设备及可读存储介质，该方法包括：获取伪距观测值和载波相位观测值；其中，伪距观测值和载波相位观测值由低轨道地球LEO卫星上搭载的全球导航卫星系统GNSS接收机接收得到；根据伪距观测值和载波相位观测值建立目标方程，目标方程中包括目标系数和接收机端伪距码偏差；求解目标方程中的目标系数的目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值；根据伪距观测值、目标系数值和接收机端伪距码偏差的偏差值，确定电离层的垂直总电子含量VTEC。

技术研发人员：胡鹏,白伟华,孟祥广,孙越强,杜起飞,王先毅,柳聪亮,蔡跃荣,李伟,谭广远,黄飞雄,吴汝晗
受保护的技术使用者：中国科学院国家空间科学中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16