[发明专利]一种山基的掩星预报方法

说明书

本发明公开了一种山基的掩星预报方法，包括先根据掩星探测仪的定位设备获取WGS84坐标系下所有GNSS导航星的位置，然后计算山基观测站的位置以及经度、纬度和高度，计算所有GNSS导航星相对于观测站的俯仰角及方位角，判断得到的俯仰角Elv、方位角及天线安装方位是否满足掩星事件的门限，若满足，则判定该GNSS导航星为掩星。本发明采用连续弧段判断掩星事件，增强了预报结果的准确性，方法简单易行，对于实时预报具有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及大气掩星探测技术领域，具体涉及一种山基的掩星预报方法，利用地球表面上山基观测站中的大气掩星探测设备，提前预报掩星事件发生，为快速捕获掩星事件提供初始条件的方法。

背景技术

GPS/MET实验的成功，验证了GNSS无线电掩星技术对于地球大气探测的具有重大价值。随着GNSS无线电掩星技术的发展，掩星技术被越来越多国家重视。掩星事件是指GNSS卫星的导航信号经过地球表面的电离层和大气层而产生弯折的物理变化现象。掩星技术是指掩星事件发生时，掩星信号被掩星接收机捕获并跟踪，从而通过分析采集到的观测量来反演信号传播路径中的一些参量的技术。

掩星现象通常持续时间短，需快速捕获，利用山基观测站内的掩星探测仪提供硬件支持，通过掩星预报算法，结合观测站的天线指向，可以提高掩星事件的捕获速度，另外通过精准预报，也能够合理设置通道，节省硬件资源。

现有的掩星预报算法主要是运用仿真软件计算，然后提前置入设备中，未考虑实际应用中的可见性和实时性，因此准确率不足，从而导致浪费硬件资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种山基的掩星预报方法，克服现有技术的不足，通过坐标系转换，在保证GNSS导航星可视的情况下，计算连续弧段内GNSS导航星相对于山基观测站是否满足掩星事件要求，解决了山基掩星探测仪实时精确预报的需求，有效的提高计算效率和预报准确度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种山基的掩星预报方法，步骤如下：

(1)获取所有GNSS导航星位置

通过掩星探测仪的定位设备获取的各GNSS导航星的广播电文，根据各星座公布ICD接口文件获得所有导航星在时间T的位置PGNSS；

(2)获取山基观测站的位置以及经度、纬度和高度

利用定位设备获取观测站的位置P，并将位置转化为大地经纬高。

(3)获取所有GNSS导航星相对于观测站的俯仰角Elv、方位角Azm及切点高度h

方位角和俯仰角Elv，计算公式如下：

式中x_RELnew,y_RELnew,z_RELnew是GNSS导航星相对于山基观测站转化为东北天坐标下的相对矢量的各轴分量，由以下转化公式计算而来：

RRELnew＝RREL*C

式中C为转换矩阵，用来将WGS-84坐标系下山基观测站的位置计算转换到东北天坐标系；RREL为GNSS导航星相对于山基观测站的相对矢量，由如下公式计算得到：

RREL＝PGNSS-P

式中P为得到的观测站的位置；PGNSS为步骤(1)中得到的各GNSS导航星在时间T的位置；

(4)判断是否符合门限

利用步骤(3)中得到的俯仰角Elv、方位角Azm和山基观测站中天线的安装方位，来判断是否满足掩星事件的门限；若满足，则判定该导航星为掩星。