[发明专利]一种基于多源卫星信号的电离层层析成像系统观测数据模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于多源卫星信号的电离层层析成像系统观测数据模拟方法，包括如下步骤：1，获取低轨道LEO信标卫星和GNSS卫星的星历：2，解算LEO信标卫星和GNSS卫星的轨道坐标；3，获取接收机可见卫星的过境时间和坐标信息：4，根据可视的卫星和接收机几何路径，构建电离层层析成像的投影矩阵：5，层析区域三维背景电离层电子密度信息生成：6，模拟并生成电离层层析成像系统观测的总电子含量数据。本发明提出了一种基于多源卫星信号的电离层层析成像系统观测数据模拟方法，该方法能够利用经典的电离层模型模拟电离层层析成像系统中接收机接收低轨道LEO卫星和GNSS卫星信号得到的电离层观测数据，从而为电离层层析成像系统的最优化设计提供有效的支撑。

技术领域

本发明属于电离层探测技术领域，特别涉及该领域中的一种基于多源卫星信号的电离层层析成像系统观测数据模拟方法。

背景技术

计算机层析成像技术(Computerized Tomography，简称CT)是应用波对待探测目标内部的全方位扫描得到的介质对波的积分效应确定目标内部结构的一种探测方法。将CT技术与卫星无线电信标相结合的电离层探测技术，也即电离层层析成像技术。电离层层析成像技术作为无线电诊断的一种新技术，可以有效的监测电离层大尺度结构(如赤道异常、中纬槽及不同尺度的电离层扰动等)的结构变化，具有耗费低、易于实现、探测范围广等优势，是实现电离层三维电子密度成像的一个极其重要的技术手段。

近年来，随着测站和卫星的不断增多，低轨道LEO卫星和GNSS卫星监测电离层的方法表现出全天候运行，数量众多，覆盖范围广等众多的优点，LEO信标卫星和GNSS信号已经成为电离层层析成像最为重要的信息来源。目前，国际上已经发展了种类繁多的电离层CT算法，如线性代数重构算法、模式参数拟合算法、变换算法、Kalman滤波算法等。实际的电离层层析成像系统的构建过程中，在观测台站布设和电离层层析算法选取前，首先必须利用模拟的观测数据对系统进行测试验证，从而获得一个最优的系统台站布局和层析成像算法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于多源卫星信号的电离层层析成像系统观测数据模拟方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于多源卫星信号的电离层层析成像系统观测数据模拟方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，获取低轨道LEO信标卫星和GNSS卫星的星历：

步骤11，下载获取LEO信标卫星两行轨道根数文件，即TLE文件；

步骤12，读取TLE星历并解析出LEO卫星的轨道参数信息，包括卫星编号、历元时刻、轨道倾角、历元时刻升交点赤经、轨道偏心率、历元时刻近地点幅角、历元时刻的平近点角、平均转速；

步骤13，从国际GNSS服务下载获取RINEX格式的GNSS卫星广播星历文件；

步骤14，读取广播星历文件并解析出GNSS卫星的轨道参数信息，包括卫星在近地点时刻t_p的轨道长半轴、偏心率、近地点角距、升交点赤经和轨道倾角；

步骤2，解算LEO信标卫星和GNSS卫星的轨道坐标；

步骤21，利用SGP4模型读取LEO信标卫星的轨道参数信息，解算LEO信标卫星的经度、纬度和高度坐标；

步骤22，利用导航卫星ICD公布的模型读取GNSS卫星的轨道参数信息，解算GNSS卫星的经度、纬度和高度坐标；

步骤3，获取接收机可见卫星的过境时间和坐标信息：