本申请公开了区域电离层STEC改正数的完好性监测方法、系统。该方法包括：获取区域电离层改正数；采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC；减去卫星端伪距硬件延迟，得到仅包括接受机端伪距硬件延迟的STEC；利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值；根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级；将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识。
区域电离层STEC改正数的完好性监测方法、系统
技术领域
[0001] 本说明书一般涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种区域电离层STEC改正数的完好性监测方法、系统。
背景技术
[0002] 精密单点定位(Precise Point Positioning，简称PPP)通过使用精密卫星轨道、钟差、UPD等产品,并利用精确的模型改正来得到高精度的定位结果，相对于网络实时动态(Real‑time kinematic，简称RTK)需要密集的参考站网，PPP仅利用单台接收机就能获得厘米级定位结果。但是标准PPP收敛时间较慢，大约需要15‑30mim才能达到厘米级定位精度。为了加快PPP的收敛速度，需要提供高精度大气改正信息(比如区域电离层的斜向电离层总电子含量(Slant Total Electron Content，简称STEC)改正数)作为先验约束来缩短PPP的收敛时间。
[0003] 随着无人车、自动驾驶等商业领域对高精度定位的需求越来越大，高精度定位应用于这些领域是未来的发展趋势，无人车、自动驾驶等领域对汽车安全的要求很高，因此提供的高精度位置也必须安全可靠，这就要求播发的区域电离层STEC改正数产品拥有完好性信息，当STEC改正数出现粗差时，需要及时给用户提供报警，避免安全事故的发生。
[0004] 完好性是对导航系统输出结果正确性的信任度。如果系统不能保证所提供的服务(超出报警门限)，在规定的时间(Time to Alert)内不能给出警告的概率应当小于完好性风险(Integrity Risk)规定值。卫星导航系统定位装置(接收机)需要有一套机制为定位结果提供可信度(完好性)。在航空领域，为保证飞行安全，通常采用的接收机自主完好性监测(RAIM)确定接收机结果是否可以为飞机提供导航信息。飞机使用的接收机定位精度在米级，不能称为高精度定位，因此传统的完好性监测与高精度的区域电离层产品(精度在16cm以内)的完好性监测存在一定的区别。
[0005] 因此，有必要提供高精度的区域电离层产品的完好性监测方法，为高精度的定位在汽车领域提供安全可靠的服务保障。现有的区域电离层STEC改正数产品存在的缺陷如下：由于异常(如：基准站数据异常,服务端改正数处理异常等)导致服务端STEC改正数出现粗差(误差大于完好性告警门限)，用户使用带有粗差的STEC改正数会严重影响定位结果；当电离层活跃时，STEC改正数存在有效时间期限，随着时间的推移可能会出现超限的情况，用户使用了超限的STEC改正数也会影响定位结果。总之，目前的区域电离层STEC改正数产品没有对应的完好性信息，用户接收到STEC改正数后不能判断其的好坏，当使用了带有粗差的STEC改正数后会严重影响用户的定位性能。
发明内容
[0006] 本说明书提供了一种区域电离层STEC改正数的完好性监测方法，为区域电离层STEC改正数产品提供完好性信息，确保提供给用户的STEC改正数正确可靠，没有误导信息，从而保障用户定位安全。
[0007] 本申请的一实施例中公开了一种区域电离层STEC改正数的完好性监测方法，包括：
[0008] 获取区域电离层改正数；
[0009] 采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC；
[0010] 减去卫星端伪距硬件延迟，得到仅包括接受机端伪距硬件延迟的STEC；
[0011] 利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值；
[0012] 根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级；
[0013] 将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识。
[0014] 在一个优选例中，所述采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC的步骤，进一步包括：
[0015] 获取非差伪距和相位观测方程，其方程如下：
[0016]
[0017]
[0018] 其中，s,r,i,j分别代表卫星、接收机、历元、及频率号， 和 分别代表伪距和相位观测值， 为卫星至接收机的距离， 为对流层延迟，tr,i和 分别代表接收机钟差和卫星钟差， 为第j频率上的电离层延迟，br,j和 分别代表接收机和卫星的伪距偏差，δr,j和 分别代表接收机和卫星的相位偏差，λr,j为第j频率波长， 为非差模糊度，εP,i,j和εL,i,j分别为伪距和相位噪声和未模型化的误差；
[0019] 将所述非差伪距和相位观测方程进行处理并线性化为如下方程：
[0020]
[0021]
[0022] 其中， 为方向余弦，dx,i为相对于初始坐标的三维位置增量， 为对流层湿分量投影函数，ZWDr为天顶对流层湿分量延迟；
[0023] 其中，
[0024]
[0025]
[0026] 解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC。
[0027] 在一个优选例中，所述利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值的步骤，进一步包括：
[0028] 采用电离层薄层模型将STEC投影至穿刺点处的垂直电离层总电子含量，得到其中VETC为垂直电离层总电子含量，R为地球半径，H为薄层高度，z和z′分别为卫星在接收机和穿刺点处的天顶距；
[0029] 利用二次多项式模型对单站天顶垂直电离层总电子含量进行拟合，得到VTEC＝a00(t)+a10(t)·x+a01(t)·y，其中t表示观测时刻，x＝(λIPP‑λR)·cos(φ),y＝μIPP‑μR，λ和φ分别表示地理经纬度，μ表示地磁纬度，下标ipp和R分别表示穿刺点和测站；
[0030] 分离接收机端伪距硬件延迟，得到仅包含接收机端伪距硬件延迟的STEC为：
[0031]
[0032] 计算所述区域电离层的STEC为：
[0033] 在一个优选例中，所述根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：
[0034] 计算所述区域电离层的STEC改正数的残差；
[0035] 统计多个历元下所述区域电离层的STEC改正数残差的平均值和方差；
[0036] 计算某个卫星对于某个测站的所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级。
[0037] 在一个优选例中，所述根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：若具有多个测站对单个卫星进行监测时，取所述多个测站的完好性保护级的最大值作为该颗卫星的完好性保护级。
[0038] 在一个优选例中，所述将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识的步骤，进一步包括：当所述完好性保护级大于告警门限值时，所述完好性标识为未通过完好性监测，当所述完好性保护级小于告警门限值时，所述完好性标识为通过完好性监测。
[0039] 本申请的另一实施例中公开了一种区域电离层STEC改正数的完好性监测系统，包括：
[0040] 获取模块，被配置为获取区域电离层改正数；
[0041] 解算模块，被配置为采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC；
[0042] 减法计算模块，被配置为减去卫星端伪距硬件延迟，得到仅包括接受机端伪距硬件延迟的STEC；
[0043] 分离模块，被配置为利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值；
[0044] 完好性保护级计算模块，被配置为根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级；
[0045] 输出模块，被配置为将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识。
[0046] 在一个优选例中，所述解算模块采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC的步骤，进一步包括：
[0047] 获取非差伪距和相位观测方程，其方程如下：
[0048]
[0049]
[0050] 其中，s,r,i,j分别代表卫星、接收机、历元及频率号， 和 分别代表伪距和相位观测值， 为卫星至接收机的距离， 为对流层延迟，tr,i和 分别代表接收机钟差和卫星钟差， 为第j频率上的电离层延迟，br,j和 分别代表接收机和卫星的伪距偏差，δr,j和 分别代表接收机和卫星的相位偏差，λr,j为第j频率波长， 为非差模糊度，εP,i,j和εL,i,j分别为伪距和相位噪声和未模型化的误差；
[0051] 将所述非差伪距和相位观测方程进行处理并线性化为如下方程：
[0052]
[0053]
[0054] 其中， 为方向余弦，dx,i为相对于初始坐标的三维位置增量， 为对流层湿分量投影函数，ZWDr为天顶对流层湿分量延迟；
[0055] 其中，
[0056]
[0057]
[0058] 解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC。
[0059] 在一个优选例中，所述分离模块利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STE实际估计值C的步骤，进一步包括：
[0060] 采用电离层薄层模型将STEC投影至穿刺点处的垂直电离层总电子含量，得到其中VETC为垂直电离层总电子含量，R为地球半径，H为薄层高度，z和z′分别为卫星在接收机和穿刺点处的天顶距；
[0061] 利用二次多项式模型对单站天顶垂直电离层总电子含量进行拟合，得到VTEC＝a00(t)+a10(t)·x+a01(t)·y，其中t表示观测时刻，x＝(λIPP‑λR)·cos(φ),y＝μIPP‑μR，λ和φ分别表示地理经纬度，μ表示地磁纬度，下标ipp和R分别表示穿刺点和测站；
[0062] 分离接收机端伪距硬件延迟，得到仅包含接收机端伪距硬件延迟的STEC为：
[0063]
[0064] 计算所述区域电离层的STEC为：
[0065] 在一个优选例中，所述完好性保护级计算模块计算所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：
[0066] 计算所述区域电离层的STEC改正数的残差；
[0067] 统计多个历元下所述区域电离层的STEC改正数残差的平均值和方差；
[0068] 计算某个卫星对于某个测站的所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级。
[0069] 在一个优选例中，所述完好性保护级计算模块计算所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：若具有多个测站对单个卫星进行监测时，取所述多个测站的完好性保护级的最大值作为该颗卫星的完好性保护级。
[0070] 在一个优选例中，所述输出模块将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识的步骤，进一步包括：当所述完好性保护级大于告警门限值时，所述完好性标识为未通过完好性监测，当所述完好性保护级小于告警门限值时，所述完好性标识为通过完好性监测。
[0071] 本申请的另一实施例还公开了一种区域电离层STEC改正数的完好性监测系统，包括：
[0072] 存储器，用于存储计算机可执行指令；以及
[0073] 处理器，与所述存储器耦合，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如前文描述的方法中的步骤。
[0074] 本申请的另一实施例还公开了一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述方法中的步骤。
[0075] 相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：
[0076] 本申请提出SSR中区域电离层STEC改正数的完好性监测方法，当STEC改正数出现粗差时，及时向用户发出告警，提高STEC产品的可靠性，保证用户定位安全。
[0077] 本说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本说明书上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
[0078] 参考以下附图描述本申请的非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分。
[0079] 图1是根据本说明书一实施例中一种区域电离层STEC改正数的完好性监测方法的流程图。
[0080] 图2是根据本说明书一实施例中一种区域电离层STEC改正数的完好性监测系统的示意图。
具体实施方式
[0081] 在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
[0082] 部分概念的说明：
[0083] GNSS，Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统
[0084] SSR：State Space Representation，标准差分改正数格式
[0085] DCB：Differrntial code bias，伪距硬件延迟
[0086] VTEC：Vertical Total Electron Content，垂向电离层总电子含量
[0087] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
[0088] 本申请的一实施例中公开了一种区域电离层STEC改正数的完好性监测方法，图1是本实施例中的区域电离层STEC改正数的完好性监测方法的流程图，该方法包括：
[0089] 步骤S101，获取区域电离层改正数。
[0090] 步骤S102，采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC。
[0091] 在一个优选例中，所述采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC的步骤，进一步包括：
[0092] 获取非差伪距和相位观测方程，其方程如下：
[0093]
[0094]
[0095] 其中，s,r,i,j分别代表卫星、接收机、历元及频率号， 和 分别代表伪距和相位观测值， 为卫星至接收机的距离， 为对流层延迟，tr,i和 分别代表接收机钟差和卫星钟差， 为第j频率上的电离层延迟，br,j和 分别代表接收机和卫星的伪距偏差，δr,j和 分别代表接收机和卫星的相位偏差，λr,j为第j频率波长， 为非差模糊度，εP,i,j和εL,i,j分别为伪距和相位噪声和未模型化的误差；
[0096] 将所述非差伪距和相位观测方程进行处理并线性化为如下方程：
[0097]
[0098]
[0099] 其中， 为方向余弦，dx,i为相对于初始坐标的三维位置增量， 为对流层湿分量投影函数，ZWDr为天顶对流层湿分量延迟；
[0100] 其中，
[0101]
[0102]
[0103] 其中，DCBr,P1P2为接收机端硬件延迟， 为卫星端硬件延迟， 为包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC，根据上述方程即可解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC。
[0104] 步骤S103，减去卫星端伪距硬件延迟，得到仅包括接受机端伪距硬件延迟的STEC。本实施例中，卫星端伪距硬件延迟为已知量。
[0105] 步骤S104，利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值。
[0106] 在一个优选例中，所述利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值的步骤，进一步包括：
[0107] 采用电离层薄层模型将STEC投影至穿刺点处的垂直电离层总电子含量，得到[0108]
[0109] 其中，VETC为垂直电离层总电子含量，R为地球半径，H为薄层高度，z和z′分别为卫星在接收机和穿刺点处的天顶距；
[0110] 利用二次多项式模型对单站天顶垂直电离层总电子含量进行拟合，得到[0111] VTEC＝a00(t)+a10(t)·x+a01(t)·y (8)
[0112] 其中，t表示观测时刻，x＝(λIPP‑λR)·cos(φ),y＝μIPP‑μR，λ和φ分别表示地理经纬度，μ表示地磁纬度，下标ipp和R分别表示穿刺点和测站，电离层变化缓慢，在短时间内(2.5min)假设a00,a10,a01为常数。
[0113] 分离接收机端伪距硬件延迟，得到仅包含接收机端伪距硬件延迟的STEC为：
[0114]
[0115] 计算所述区域电离层的STEC为：
[0116]
[0117] 步骤S105，计算所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级。
[0118] 在一个优选例中，所述根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：
[0119] 根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算所述区域电离层的STEC改正数的残差；
[0120] 统计多个历元下所述区域电离层的STEC改正数残差的平均值和方差；
[0121] 计算某个卫星对于某个测站的所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级。
[0122] 在一个优选例中，所述根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：若具有多个测站对单个卫星进行监测时，取所述多个测站的完好性保护级的最大值作为该颗卫星的完好性保护级。
[0123] 步骤S106，将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识。
[0124] 在一个优选例中，所述将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识的步骤，进一步包括：当所述完好性保护级大于告警门限值时，所述完好性标识为未通过完好性监测，当所述完好性保护级小于告警门限值时，所述完好性标识为通过完好性监测。
[0125] 为了能够更好地理解本说明书的技术方案，下面结合一个具体的例子来进行说明，该例子中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本申请保护范围的限制。
[0126] 上述非差伪距和相位观测方程(1)(2)中各参数的处理方法如下：
[0127] 若卫星s和接收机r在历元时刻i的三维位置分别为(Xs,Ys,Zs)T和(Xr,Yr,Zr)T,可线性化为
[0128]T s s
[0129] 其中， 是 的近似值，(dx,dy,dz) 表示接收机位置增量，卫星位置(X ,Y ,s T TZ) 通过广播星历和SSR轨道改正数计算得到，接收机位置(Xr,Yr,Zr) 作为未知参数进行估计。
[0130] 参数化为
[0131]
[0132] 其中， 为对流层延迟模型值(比如采用Saastamoinen模型)，M为当前历元投影函数， 为残余的对流层延迟量，作为参数估计值。
[0133] tr,i、 卫星钟差通过广播星历钟差和SSR钟差改正数计算得到，接收机钟差作为未知参数进行估计。
[0134] 电离层延迟作为参数估计，不同频率GNSS测距信号所含电离层延迟具备如下关系：
[0135]
[0136] 其中，k,j代表不同的观测频率。
[0137] br,j和 为伪距偏差，一般被接收机钟差和电离层参数吸收。
[0138] δr,j和 为相位偏差，一般被非差模糊度参数吸收。
[0139] 模糊度作为参数进行估计。
[0140] εP,i,j和εL,i,j观测噪声和多路径效应通过适当的随机模型削弱其影响。
[0141] 按上述处理策略对参数进行处理并线性化分别得到上述公式(3)(4)。
[0142] 利用上述非差非组合PPP方法即可提取包含卫星端和接收机端DCB的STEC。然后减去卫星端DCB，即可获得只包含接收机端DCB的STEC(用 表示)。
[0143] 上述获得的斜向电离层总电子含量 和接收机端DCBr,P1P2可采用电离层薄层模型结合相应的投影函数进行有效的分离。该模型假定电离层分布在距离地球表明一定高度(450km)的薄层，同时将斜向电离层总电子含量投影至穿刺点(站星视线与薄层的交点)处的垂直电离层总电子含量得到上述公式(7)。
[0144] 利用二次多项式模型对单站天顶垂直电离层总电子含量进行拟合得到公式(8)。因此得到分离斜向电离层总电子含量和接收机端DCBr,P1P2的方程(9)。利用上式，即可求出接受机端DCB，计算斜向电离层STEC估值为
[0145] 在时刻i，在测站r上对于卫星s，斜向电离层总电离层含量估值为 利用SSR区域电离层改正数得到相对应的斜向电离层总电离层含量记为 则残差为：
[0146]
[0147] 对m个历元(如t1到tm)的斜向电离层残差，分别统计其均值 和方差
[0148]
[0149]
[0150] 对于测站r，计算卫星s的完好性保护级：
[0151]
[0152] 式中，K代表分完好性分位数，对应10^‑6的分位数为4.89，对应10^‑3的分位数为3.29。
[0153] 对于某个完好性监测区域，假设有n个测站对卫星s进行了监测，则最终卫星s的完好性保护级为：
[0154]
[0155] 通过上述方法计算得到每颗卫星的完好性保护级PLs，确保提供给用户的STEC改正数正确可靠，没有误导信息，从而保障用户定位安全。
[0156] 本申请的另一实施例中公开了一种区域电离层STEC改正数的完好性监测系统，图2示出了本实施例中区域电离层STEC改正数的完好性监测系统的框图，该系统包括：
[0157] 获取模块201，被配置为获取区域电离层改正数；
[0158] 解算模块202，被配置为采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC；
[0159] 减法计算模块203，被配置为减去卫星端伪距硬件延迟，得到仅包括接受机端伪距硬件延迟的STEC；
[0160] 分离模块204，被配置为利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值；
[0161] 完好性保护级计算模块205，被配置为根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级；
[0162] 输出模块206，被配置为将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识。
[0163] 在一个优选例中，所述解算模块202采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC的步骤，进一步包括：
[0164] 获取非差伪距和相位观测方程，其方程如下：
[0165]
[0166]
[0167] 其中，s,r,i,j分别代表卫星、接收机、历元及频率号， 和 分别代表伪距和相位观测值， 为卫星至接收机的距离， 为对流层延迟，tr,i和 分别代表接收机钟差和卫星钟差， 为第j频率上的电离层延迟，br,j和 分别代表接收机和卫星的伪距偏差，δr,j和 分别代表接收机和卫星的相位偏差，λr,j为第j频率波长， 为非差模糊度，εP,i,j和εL,i,j分别为伪距和相位噪声和未模型化的误差；
[0168] 将所述非差伪距和相位观测方程进行处理并线性化为如下方程：
[0169]
[0170]
[0171] 其中， 为方向余弦，dx,i为相对于初始坐标的三维位置增量， 为对流层湿分量投影函数，ZWDr为天顶对流层湿分量延迟；
[0172] 其中，
[0173]
[0174]
[0175] 其中，DCBr,P1P2为接收机端硬件延迟， 为卫星端硬件延迟， 为包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC，根据上述方程即可解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC。
[0176] 在一个优选例中，所述分离模块204利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值的步骤，进一步包括：
[0177] 采用电离层薄层模型将STEC投影至穿刺点处的垂直电离层总电子含量，得到其中VETC为垂直电离层总电子含量，R为地球半径，H为薄层高度，z和z′分别为卫星在接收机和穿刺点处的天顶距；
[0178] 利用二次多项式模型对单站天顶垂直电离层总电子含量进行拟合，得到VTEC＝a00(t)+a10(t)·x+a01(t)·y，其中t表示观测时刻，x＝(λIPP‑λR)·cos(φ),y＝μIPP‑μR，λ和φ分别表示地理经纬度，μ表示地磁纬度，下标ipp和R分别表示穿刺点和测站；
[0179] 分离接收机端伪距硬件延迟，得到仅包含接收机端伪距硬件延迟的STEC为：
[0180]
[0181] 计算所述区域电离层的STEC为：
[0182] 在一个优选例中，所述完好性保护级计算模块205计算所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：
[0183] 计算所述区域电离层的STEC改正数的残差；
[0184] 统计多个历元下所述区域电离层的STEC改正数残差的平均值和方差；
[0185] 计算某个卫星对于某个测站的所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级。
[0186] 在一个优选例中，所述完好性保护级计算模块205计算所述区域电离层的STEC改正数的完好性保护级的步骤，进一步包括：若具有多个测站对单个卫星进行监测时，取所述多个测站的完好性保护级的最大值作为该颗卫星的完好性保护级。
[0187] 在一个优选例中，所述输出模块206将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识的步骤，进一步包括：当所述完好性保护级大于告警门限值时，所述完好性标识为未通过完好性监测，当所述完好性保护级小于告警门限值时，所述完好性标识为通过完好性监测。
[0188] 第一实施方式是与本实施方式相对应的系统实施方式，第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。
[0189] 需要说明的是，本领域技术人员应当理解，上述区域电离层STEC改正数的完好性监测系统的实施方式中所示的各模块的实现功能可参照前述区域电离层STEC改正数的完好性监测方法的相关描述而理解。上述在区域电离层STEC改正数的完好性监测系统的实施方式中所示的各模块的功能可通过运行于处理器上的程序(可执行指令)而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。本说明书实施例上述区域电离层STEC改正数的完好性监测系统如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本说明书实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本说明书各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本说明书实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0190] 相应地，本说明书实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现本说明书的各方法实施方式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于，相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD‑ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0191] 此外，本说明书实施方式还提供一种区域电离层STEC改正数的完好性监测系统，其中包括用于存储计算机可执行指令的存储器，以及，处理器；该处理器用于在执行该存储器中的计算机可执行指令时实现上述各方法实施方式中的步骤。
[0192] 获取区域电离层改正数；
[0193] 采用非差非组合精密单点定位算法解算出包含接收机端和卫星端伪距硬件延迟的STEC；
[0194] 减去卫星端伪距硬件延迟，得到仅包括接受机端伪距硬件延迟的STEC；
[0195] 利用电离层薄层模型和多项式模型分离接收机端伪距硬件延迟，得到区域电离层的STEC实际估计值；
[0196] 根据所述区域电离层的STEC实际估计值计算区域电离层的STEC改正数的完好性保护级；
[0197] 将所述完好性保护级与告警门限值进行比较，输出完好性标识。
[0198] 在一个实施例中，其中，该处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，简称“CPU”)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称“DSP”)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称“ASIC”)等。前述的存储器可以是只读存储器(read‑only memory，简称“ROM”)、随机存取存储器(random access memory，简称“RAM”)、快闪存储器(Flash)、硬盘或者固态硬盘等。本发明各实施方式所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。在一个实施例中，该海面监控系统的系统还包括总线和通信接口。处理器、存储器和通信接口都通过总线相互连接。通信接口可以是无线通信接口也可以是有线通信接口，用于使得处理器能够与其他的系统通信。
[0199] 需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
[0200] 在本说明书提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本说明书的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。
[0201] 在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描述的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
