一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法 |
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| 申请号 | CN202111347639.3 | 申请日 | 2021-11-15 | 公开(公告)号 | CN114065128A | 公开(公告)日 | 2022-02-18 |
| 申请人 | 中国人民解放军火箭军工程大学; | 发明人 | 杨晓云; 何恒; 陈正生; 李邦杰; 郑晓龙; 李雪瑞; 管冬冬; 潘乐飞; 马峰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法，第一步：确定需要转换的数据对应的地方时；第二步：选取2020年1月1日和2019年12月31日IGS电离层VTEC产品数据包；第三步：插入数值进行计算；第四步：以地方时2020年1月1日0时0分0秒为例，需要获取经度依次为‑180°，‑165°，…，‑15°，0°，15°，30°…180°的所有数据构成新的数据矩阵；本发明解决了电离层VTEC数据观测时间转换为地方时系统时技术需求中存在计算量大的问题，提出的一种数据矩阵变换模型，对IGS电离层VTEC产品数据中每幅地图格网数据的变换，在IGS电离层VTEC产品不同时刻地图中，选择具有相同地方时的数据构成新的数据矩阵，从而实现一组经度间隔为15°且具有同一地方时数据的提取。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法，包括以下所述转换方法： |
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| 说明书全文 | 一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法技术领域[0001] 本发明涉及IGS电离层技术领域，具体为一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法。 背景技术[0002] 针对IGS给出的电离层VTEC电离层地图数据由GPS时时间系统转换为地方时时间系统的应用主流的算法是采用瑞士波恩大学天文学院的Schaer博士等提出的插值技术，它提供了四种内插算法，分别为： [0003] BERN程序代码给出了GIMs插值方法，它提供了四种内插算法，分别为： [0004] E(β，λ，t)＝Ei(β，λ) (1.1) [0005] [0006] [0007] E(β，λ，t)＝Ei(β，λ′i) (1.4) [0008] 公式中E为VTEC格网数据，(β，λ，t)为地心纬度、地心经度和时间，脚标i和i+1为数据对应的时间Ti。 [0009] 公式(1.2)中满足|t‑Ti|＝min；t‑Ti时间差对应的地心经度值进行计算。考虑到太阳高度角和地球自转变化，公式(1.3)中λi＝λ+(t‑Ti)。 [0010] 根据上面的公式，通过时空插值可以得到一天中任意时刻任意格网的VTEC值但BERN程序代码给出了GIMs插值方法在对电离层VTEC数据观测时间转换为地方时系统时，对于全球长时间的观测数据进行处理，需要对VTEC电离层地图中的每个格网值逐个插值计算，计算量大，不便于长期对地球电离层变化情况的监测。 [0011] 现有技术中一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法缺点不足： [0012] 1、现有技术中一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法，该方法应用时间和空间维度上的插值改变了原有数据的精度，改正后的数据引入了插值模型的误差； 发明内容[0013] 本发明的目的在于提供一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0014] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，包括以下所述转换方法： [0015] 第一步：确定需要转换的数据对应的地方时，以地方时2020年1月1日0时0分0秒为例，需要获取经度为‑180°，‑165°，…，‑15°，0°，15°，30°…180°的所有数据构成新的数据矩阵； [0016] 第二步：选取2020年IGS电离层VTEC产品数据包*0010.20i，和*3650.19i解压缩后得到GPS时2020年1月1日全天数据和2019年12月31日全天数据； [0017] 第三步：令m＝1，选取第m＝1图第一个元素为P0，其位置为P0(y，d，n，1，1)＝P0(2020，1，1，1，1) [0018] 其中：m＝1，n＝1，2，…48，j＝1，2，…71，i＝1+3k，(k＝0，1，2…23)； [0019] 先令m＝d， [0020] 与P0(2020，1，1，1，1)具有同一地方时的数据位置为P(2020，1，48‑2k+n，j，i)和P(2019，365，48‑2k+n，j，i)。 [0021] 其中： [0022] 第四步：根据以上数据选取方法可以选择出具有相同地方时从每日0时0分0秒开始，时间间隔1小时，经度为‑180°，‑165°，…，‑15°，0°，15°，30°…180°的所有数据构成新的数据矩阵。 [0023] 优选的，所述计算研究点在矩阵中的行号j和列号i，根据IONEX1.0格式中相邻格网经度间隔为5°，假定研究的年份为第y年第d日(从GPS时时间y年1月1日，0时0分0秒起算的年积日)，被研究点的地理位置的大地经度、大地纬度为(L，B)，经度，纬度的单位均为“°”。IGS电离层VTEC产品数据中，每天共有49幅IGS电离层VTEC全球格网地图。为了计算方便，舍弃第49幅图，即：第d日第n幅图(n＝1，2，…，48)中，需要研究的地理位置对应的格网位置为第j行，第i列； [0024] 其中： [0025] i＝[L/5]+1 [0026] j＝36‑[B/2.5] [0027] 公式中[]表示取整运算。 [0028] 把该位置记为P0(y，d，n，j，i)，其中y为年份，d为该年中的第d日，n为第d日中的第n幅图，j和i为第n图中的行号和列号。 [0029] 优选的，所述地球自转引起地方时的变化，根据相邻两幅数据矩阵对应的GPS时时间间隔，时间间隔为30分钟，由地球自转速度，计算出在30分钟内地球沿着自西向东方向(经度变化方向)自转角度为7.5°；地球自转1小时，地球沿着自西向东方向自转角度为15°。 [0030] 优选的，提取具有相同地方时的格网数据重组为新的格网地图，选取第m图第一个元素为P0，其位置为P0(y，d，n，1，1) [0031] 设：m＝L2，…365，n＝1，2，…48，j＝1，2，…71，i＝1+3k，(k＝0，1，2…23)[0032] 先令m＝d。 [0033] 与P0(y，d，n，1，1)具有同一地方时的数据位置为P0(y，d，48‑2k+n，j，i)。 [0034] 其中： [0035] 根据以上数据选取方法可以选择出具有相同地方时从每日0时0分0秒开始，时间间隔1小时，经度为‑180°，‑165°，…，‑15°，0°，15°，30°…180°的所有数据构成新的数据矩阵。 [0036] 具体过程如下： [0037] 以地方时2020年1月1日0时0分0秒为例： [0038] [0039] [0040] h为当日地方时小时数，此例中h＝0； [0041] n＝2h+1，此例中n＝1。 [0042] i为列号，＝ [0043] j为行号，j＝1，2，3，…，71。 [0044] 优选的，所述按照这一方法也可选出具有相同地方时从每日0时20分0秒开始，时间间隔1小时，经度为‑175°，‑150°，…‑20°，‑5°，5°，20°，35°…175°的所有数据构成新的数据矩阵；同样，按照这一方法还可选出具有相同地方时从每日0时40分0秒开始，时间间隔1小时，经度为‑170°，‑155°，…‑25°，‑10°，10°，25°，40°…170°的所有数据构成新的数据矩阵。 [0045] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： [0046] 1、本发明在应用过程中，操作简单，易于数据结构实现，适用于各种编程语言，只需要将具有相同地方时的数据选出重新组成新的矩阵即可。 [0048] 图1为本发明地方时2020年1月1日0时0分0秒对应的矩阵； [0049] 图2为本发明地方时2020年第d日0时0分0秒对应的矩阵。 具体实施方式[0050] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0051] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0052] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0053] 实施例一： [0054] 请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例，一种IGS电离层VTEC产品转换为地方时系统的方法： [0055] 第一步：确定需要转换的数据对应的地方时，以地方时2020年1月1日0时0分0秒为例，需要获取经度为‑180°，‑165°，…，‑15°，0°，15°，30°…180°的所有数据构成新的数据矩阵，具体过程如下： [0056] 以地方时2020年1月1日0时0分0秒为例： [0057] [0058] [0059] h为当日地方时小时数，此例中h＝0； [0060] n＝2h+1，此例中n＝1。 [0061] i为列号， [0062] j为行号，j＝1，2，3，…，71； [0063] 第二步：选取2020年IGS电离层VTEC产品数据包*0010.20i，和*3650.19i解压缩后得到GPS时2020年1月1日全天数据和2019年12月31日全天数据； [0064] 第三步：结合附图1，令m＝1，选取第m＝1图第一个元素为P0，其位置为P0(y，d，n，1，1)＝P0(2020，1，1，1，1) [0065] 其中：m＝1，n＝1，2，…48，j＝1，2，…71，i＝1+3k，(k＝0，1，2…23)； [0066] 先令m＝d。 [0067] 与P0(2020，1，1，1，1)具有同一地方时的数据位置为P(2020，1，48‑2k+n，j，i)和P(2019，365，48‑2k+n，j，i)。 [0068] 其中： [0069] 第四步：根据以上数据选取方法可以选择出具有相同地方时从每日0时0分0秒开始，时间间隔1小时，经度为‑180°，‑165°，…，‑15°，0°，15°，30°…180°的所有数据构成新的数据矩阵。 [0070] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 |
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