课题组深入研究了高精度高时空分辨率电离层模型构建关键技术，提出一系列创新性理论与方法，并研制了一套GNSS/LEO高精度电离层提取、建模、监测平台，该平台可实现全球/区域的事后/实时高精度电离层建模，多系统GNSS与低轨卫星DCB精确估计，电离层日常监测与异常预警等功能。生成的相关产品可广泛应用于空间天气监测、单频PPP及PPP-RTK定位用户。

创新成果一：高精度GNSS电离层观测值提取方法

 提出利用固定模糊度的相位观测值提取高精度电离层TEC观测值的方法，解决了当前传统电离层TEC提取方法（伪距观测值法、相位平滑伪距法、非组合PPP法）精度较差的问题。相比于相位平滑伪距法，新方法将电离层TEC观测值的精度从1.81TECu提高到0.15TECu。

创新成果二：LEO增强GNSS电离层融合建模方法

 提出一种适用于GNSS/LEO多源电离层融合的单层“归一化”方法和双层“叠加”法，并建立使用简单的“归一化”算子格网模型，解决现有方法仅将未探测电离层部分视为常数而导致“归一化”结果精度不高、适应性不强的问题，实现GNSS和LEO卫星观测数据最优融合，大幅提升全球/区域电离层建模精度（提升约20%-50%），为未来LEO星群条件下的高精度高时空分辨率电离层模型构建奠定理论基础。

 

    图3. GNSS和LEO电离层观测值穿刺点分布情况（LEO-BTM：LEO下部电离层观测信息；LEO-UP：LEO下部电离层观测信息）

 

    图4. 单层“归一化”法和双层“叠加”法的融合建模结果与单GNSS电离层建模结果精度

创新成果三：基于非等高度LEO卫星的顶部电离层构建方法

 提出一种基于非等高度LEO卫星构建电离层顶部模型的方法，解决了现有方法仅因利用相同或相似轨道高度LEO卫星导致模型精度难以满足高精度顶部电离层应用研究的需求，实现顶部电离层连续、高精度监测与建模，并且估计的LEO星载GNSS接收机DCB具有更高的稳定性和精度。

 

图5. 新方法与传统方法构建顶部电离层模型精度对比（MA-LEOs:新方法；SA-LEOs:传统方法）

创新成果四：地震/台风/闪电等电离层异常探测方法

 提出一种基于时间序列法（ARIMA模型）的震前电离层异常扰动探测新方法（两步法），解决了当前传统震前电离层异常扰动探测方法由于背景值预测精度低及上下限值取值不合理而造成探测结果不准确的问题。

图6. 新方法与传统方法预测背景值的相对精度

创新成果五：高精度电离层斜延迟产品及格网产品增强PPP-RTK

 设计了不同斜延迟格网化方案，采用稀疏分布中国区基准站网实现电离层产品增强PPP-RTK定位精密定位服务。从单系统到多系统，从区域电离层模型约束到斜延迟产品约束，显著提高PPP定位的收敛时间、可靠性及定位精度。

 

图 8. GSJN测站不同电离层约束PPP-RTK定位序列结果

图 9. GSJN测站不同电离层约束PPP-RTK定位统计精度