哈爾濱工業大學(威海)鄭偉獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工業大學(威海)申請的專利基于電離層分層高度角修正模型的海面測高方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119087478B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411033908.2,技術領域涉及:G01S19/40;該發明授權基于電離層分層高度角修正模型的海面測高方法是由鄭偉;沈祎凡;朱加迪設計研發完成,并于2024-07-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于電離層分層高度角修正模型的海面測高方法在說明書摘要公布了:本發明涉及基于衛星信號信噪比的海面高度測量技術領域,具體的說是一種能夠克服因導航衛星信號在傳播過程中受電離層影響導致衛星高度角的測量值偏離真實值的基于電離層分層高度角修正模型的海面測高方法,與現有技術相比,本發明針對衛星信號在傳播路徑上電離層的高度角折射,構建了新型電離層分層高度角修正模型,利用接收機獲取的GNSS觀測數據文件計算得到衛星高度角、方位角和信噪比SNR數據,利用射線描跡方法計算的高度角的修正量,最后獲取經過新型電離層分層高度角修正模型修正過后精確的海面高度,實驗結果表明經過ISEACM改正可以有效提高GNSS?IR海面測高精度,對于準確測量海面高度具有重要意義。
本發明授權基于電離層分層高度角修正模型的海面測高方法在權利要求書中公布了:1.一種基于電離層分層高度角修正模型的海面測高方法,其特征在于,構建了電離層分層高度角修正模型ISEACM,具體包括以下步驟: 步驟1:利用GNSS觀測數據文件和衛星軌道數據,計算得到衛星的方位角和高度角,并提取觀測數據中的直射信號與反射信號的干涉信噪比數據,同時,記錄衛星的方位角、高度角、信噪比數據的衛星PRN號以及對應的時間,并將這些參數以天為單位組合生成信噪比數據文件; 步驟2:考慮到電離層的電子含量密度分布的不均勻性,選擇了100-450km的電離層高度范圍,并以50km為步長將電離層分成了八層,利用衛星的高度角、方位角以及電離層分層后的每層層高,計算獲取電離層的穿刺點,包括經度和緯度數據,并通過國際參考電離層模型IRI獲取每層電子含量密度; 步驟3:利用國際參考電離層模型IRI獲取的電子含量密度值,計算電離層區域的每層高度角改正量,引入對流層的折射模型,對衛星信號的折射角進行了改正,通過LSP譜分析方法獲得測站周圍海面的高度,并對高度反演結果進行質量控制; 步驟4:獲取測站附近的驗潮站潮汐數據和GNSS-IR海面反演高度,對異常值進行剔除; 步驟1中,GNSS-IR即接收機接收衛星的直射信號和反射信號,直射信號和反射信號發生干涉,直接信號和反射信號組成的干涉信號被接收機記錄在信噪比中,信噪比可描述為: (1), 其中,和分別表示直接信號幅值和反射信號幅值,表示直接信號與反射信號的相位差,得到的信噪比振蕩項近似為: (2), 其中,A表示信號幅度,f表示振蕩頻率,表示相位,D為反射信號相對于直接信號的額外距離,從附加距離D可以計算出直接信號與反射信號的相位差: (3), 其中,表示載波波長,θ為直接信號與海平面的夾角,即衛星仰角;由式4可知,相位差與衛星仰角正弦值sinθ之間存在線性關系,即: (4), 將式5簡化后,可以得到反射面高度h與頻率的關系為: (5), 其中,表示波長,表示頻率; 步驟2以及步驟3中,利用國際參考電離層模型IRI提供的電子含量密度,依據衛星信號L1波段的頻率,計算電離層折射指數: (6), 其中,表示電子含量,f表示衛星信號頻率,對最高的電子含量密度處進行了八層的分層處理,從頂層450km處向下按照衛星信號傳播軌跡,以50km步長進行分層,利用射線描跡方法對每層高度角修正更新,最終得出經過電離層折射修正后的衛星高度角,首先根據第i-1層和i-2層的電離層所在層高的電子含量密度計算對應電離層折射率,利用折射率求解地心張角,并最終計算出經過修正后得到的衛星高度角: 7, 8, 9, 10, 其中,表示上層的電離層折射率,表示下層的電離層折射率,表示地球球心到目標平面i-1層的高度,表示地球球心到目標平面i-2層的高度,表示i-2層對應的衛星高度角,i表示對應的層數,最高層i=8。
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