项目名称：基于多源数据融合和非负不等式约束的全球电离层精细建模研究

项目性质：国家自然基金（ 2014年，41404031）

主持人：陈鹏

项目简介：

1. 研究内容

现有全球电离层模型存在海洋地区精度和可靠性较低以及冬季半球部分格网VTEC为负值的缺陷，成为现有电离层研究中亟待解决的重要问题。本项目针对上述问题，综合利用地基GNSS数据、海洋测高卫星、LEO掩星和DORIS系统等多种大地测量手段的观测数据，研究严密的多源数据融合方法，将不同类观测数据间的系统偏差作为参数进行估计，考虑不同观测数据间的精度差异，利用赫尔默特方差分量估计精确定权，并引入非负不等式约束，建立基于多源数据融合和非负不等式约束的高精度高可靠性的全球电离层格网模型，为解决现有模型存在的缺陷做出有益的探索。

2. 关键问题

DORIS系统只能获得相对的电离层TEC（与GPS相位观测值得到的TEC类似），如何将其转换为绝对的电离层TEC是本项目的关键问题之一。此外，不同手段获得的电离层数据之间存在着系统性偏差，如何合理地处理这一系统性偏差，得到最佳的融合效果，也是本课题拟解决的关键问题，需要进行深入的研究。

3. 研究方法或技术路线

（1）研究基于多源数据融合的全球电离层格网模型建立方法，综合不同电离层观测数据的优点，提高电离层模型在海洋地区的精度和可靠性；

（2）在融合过程中，考虑不同观测数据之间的系统性偏差和不同数据的精度，将系统性偏差作为参数予以估计，并利用赫尔默特方差分量估计对不同观测值精确定权；

（3）引入非负不等式约束，改善现有全球电离层模型在部分地区VTEC为负值的缺陷。对已编写的有关全球电离层建模软件进行整合，实现建模过程的自动化和模型结果的可视化。

4. 项目创新

（1）提出了联合多种大地测量手段的电离层数据，建立多源数据融合的高精度高可靠性的全球电离层格网模型，改善GIM在海洋地区的精度和可靠性；

（2）考虑了不同观测值之间的系统性偏差，利用赫尔默特方差分量估计对各种观测值进行精确定权；

（3）针对GIM在某些格网点处VTEC值为负值的问题，利用附不等式约束的思想，得到更加合理的全球电离层格网模型。