CN117761738B - 双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，属于空间天气监测、卫星导航应用领域。计算顾及卫星高度角抑制的ROTI和AATR因子；估计ROTI和AATR因子判断闪烁发生的经验阈值；利用σ_φ、ROTI和AATR因子从电离层闪烁对空间天气扰动的响应规律监测准确性方面，分析验证选定GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性、日闪烁发生率监测的准确性、闪烁事件持续时间监测的准确性、日闪烁发生特征监测的准确性。本方法步骤简单，有助于从多方面验证测地型接收机监测区域电离层闪烁的准确性，大幅度降低传统电离层闪烁监测接收机监测闪烁的成本，具有广泛的实用性。

Description

双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法

技术领域

本发明适用于一种双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，属于空间天气监测、卫星导航应用领域。

技术背景

GNSS信号穿过电离层不规则体时会发生散射和衍射，导致其振幅或相位发生剧烈波动，这一现象被称作电离层闪烁。电离层闪烁是极区频发的一种天文灾害，是近年来空间科学面临的一大难题，会影响GNSS接收机跟踪和捕捉信号的能力，影响GNSS的稳定定位、导航和授时服务，严重干扰了导航定位、无线电通信和科学研究。由此可见，电离层闪烁灾害对人类社会可持续发展构成了重大威胁，监测电离层扰动规律、验证其准确性，对于预报电离层闪烁天文灾害、减少经济损失具有重大现实意义。

传统上采用电离层闪烁监测接收机ISMR提供的两种类型的闪烁因子，即利用振幅闪烁因子S₄和相位闪烁因σ_φ定量表征电离层闪烁对GNSS信号的影响。由于ISMR需要大量内存存储数据，同时需要高度稳定的接收机钟来维持闪烁期间的跟踪性能，一系列条件限制了ISMR的分布，无法支撑区域或全球闪烁密集监测研究。相比于ISMR，测地型接收机采样频率通常为1/30Hz，可以稳定提供长时间的GNSS观测数据，且分布广泛，尤其是在北极地区基本可以实现全覆盖。因此，利用广泛分布的30s采样间隔的GNSS测地型接收提取电离层闪烁因子，有利于研究电离层闪烁的实际扰动，验证电离层闪烁监测的准确性。已有研究大多利用1s采样间隔的GNSS观测数据提取闪烁因子，针对过去某一扰动事件或短期时间的监测准确性分析，难以直接应用于新太阳周期下变化情况更加复杂的太阳活动和地磁扰动等场景。目前，尚未见基于ROTI和AATR因子验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁准确性的方法相关研究，尤其是针对新太阳周期下的高纬度区域长时序监测。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，能够促进分布广泛的测地型接收机监测电离层闪烁，解决了新太阳周期下测地型接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁准确性的技术难题。

为实现上述技术目的，本发明的双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，针对北半球60度及以上的高纬度区域内某个并址测地型GNSS接收机的电离层闪烁的准确性，步骤如下：

S1在北半球60度及以上的高纬度区域内任选一个并址测地型GNSS接收机监测信息进行数据预处理：剔除过短弧段、控制高度角、修复周跳探测；

S2利用载波相位平滑伪距方法通过预处理后的数据估计斜路径总电子含量STEC，计算该并址测地型GNSS接收机在预设时间周期内观测到的所有卫星高度角抑制的总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR；

S3估计总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR因子在北半球60度及以上的高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值；

S4利用北半球高纬度区域并址电离层闪烁监测接收机ISMR提供的相位闪烁因子σ_φ幅值信息，验证分析选定的该并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性，验证标准包括四个方面：

电离层闪烁对空间天气扰动的响应规律监测的准确性；

电离层日闪烁发生率监测的准确性；日闪烁发生率为一日内发生闪烁的观测历元数与总观测历元数的比值；

闪烁事件持续时间监测的准确性；将闪烁因子幅值超过阈值且持续时间不少于两分钟定义为一次闪烁事件；

日闪烁发生特征监测的准确性，将研究区域日落后每小时闪烁发生事件次数与全部闪烁事件次数的比值定义为日闪烁发生特征；

若该并址测地型GNSS接收机的四个方面标准均通过验证，则说明该并址测地型GNSS接收机提取的闪烁因子能准确简监测电离层闪烁；若部分标准通过验证，则说明该并址测地型GNSS接收机提取的闪烁因子在为通过验证的方面不能实现准确性监测。

进一步，计算顾及卫星高度角抑制的ROTI和AATR因子方法如下：

对选定的某一北半球60度及以上的高纬度区域的并址测地型GNSS接收机的观测在时间段内观测到的全部卫星数据进行预处理：将小于10历元的观测视为过短弧段并予以剔除，卫星截至高度角设置为20°以避免多路径效应的干扰，采用双频非差周跳处理方法TurboEdit及改进双频伪距和载波组合方法Hatch-Melbourne-Wübbena分别探测并修复并址测地型GNSS接收机双频和三频观测值的周跳；

计算总电子含量变化率指数ROTI：首先通过载波相位平滑伪距方法计算监测时间段内每颗可视卫星的数据估计斜路径总电子含量STEC值，然后利用STEC值赋予该GNSS接收机能够观测到的每颗可视卫星的高度角不同权重以削弱卫星高度角干扰带来的不利影响：

其中，ROT为STEC时间上的梯度变化，T代表以分钟为单位的时间；R_E为地球椭球平均曲率半径；H_E为电离层假定高度；E为GNSS接收机在预设时间段内可视卫星的高度角；

计算沿弧段电子含量变化率指数AATR：首先基于ROT计算顾及高度角的可视卫星沿弧段电离层总电子含量变化速率瞬时AATR参数IAATR，据此计算预设时间段内任选的一个并址测地型GNSS接收机观测到全部可视卫星的IAATR的均方根值AATR：

其中，IAATR为瞬时AATR参数；n为给定时间间隔的全部可视卫星数；t为每个历元；i为GNSS接收机；j为卫星；ΔT为以分钟为单位的时间；ΔT表示计算AATR的时间间隔；n_sat是每一历元全部可视卫星数。

进一步，估计ROTI和AATR因子在北半球60度及以上高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值的方法如下：

采用互补累计分布函数法判断ROTI因子的阈值，互补累计分布函数法定义为一组数据超过某一限值α的概率之和：首先基于σ_φ因子的阈值为0.2rad，据此可以获取一年时间段内σ_φ因子超过阈值的概率为；然后利用近似百分位算法T-Digest构建ROTI因子的互补累计分布函数；最后再次利用T-Digest算法确定概率α在ROTI因子互补累积分布函数中所对应的ROTI因子的值，则此ROTI因子的值定义为该年度ROTI因子的阈值；

判断AATR因子的阈值：首先按照AATR因子的时间分辨率将ROTI因子划分区间；然后在每一区间中，如果存在ROTI因子大于利用互补累积分布函数法计算出的阈值，则提取出此区间对应的AATR因子；最后将一年时间内所有提取出的AATR因子幅值取均值作为该年度AATR因子的阈值。

进一步，从电离层闪烁对空间天气扰动的响应规律监测准确性方面，分析验证任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

首先通过可以提供空间天气参数的机构，如戈达德航天中心GSFC，获取磁暴环电流指数Dst、极区磁亚暴强度指数AE、三小时磁情指数Kp、太阳X射线耀斑X-ray和日冕物质抛射CME来表征空间天气条件；

然后选取Dst<-30nT、AE>300nT、Kp>4、X-ray>10^-5W/m²、CME>1080km/s时间区间作为发生空间天气扰动的研究区间，绘制扰动区间内的ROTI、AATR和σ_φ因子的时间序列图；

最后利用σ_φ因子的幅值信息，判别ROTI和AATR因子本身的幅值变化趋势与σ_φ因子是否相符；若相符，则判断选定的某一并址测地型接收机能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS无法准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

进一步，从日闪烁发生率监测准确性方面，分析验证任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

定义日闪烁发生率为一日内发生闪烁的观测历元数与总观测历元数的比值；

基于上述定义，分别计算ROTI、AATR和σ_φ因子的日闪烁发生率；

绘制ROTI、AATR和σ_φ因子的日闪烁发生率随时间的变化序列图；

利用σ_φ因子的日闪烁发生率变化情况，判断ROTI和AATR因子日闪烁发生率与σ_φ因子是否一致；若闪烁发生率一致，则判断选定的并址测地型接收机GNSS能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS无法准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

进一步，从闪烁事件持续时间监测准确性方面，分析验证任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

将一次闪烁事件定义为闪烁因子幅值超过阈值且持续时间不少于两分钟，顾及闪烁期间也会存在闪烁因子幅值短时低于阈值的情况，因此如果两个闪烁事件的时间间隔不大于5分钟，将其视作同一闪烁事件；

基于上述定义，分别计算ROTI、AATR和σ_φ因子的闪烁事件持续时间；

绘制ROTI、AATR和σ_φ因子的闪烁持续时间概率分布统计曲线；

利用σ_φ因子的闪烁持续时间概率分布统计曲线，判断ROTI和AATR因子概率分布统计曲线变化趋势与σ_φ因子是否一致；若一致，则判断选定的某一并址测地型接收机GNSS能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS不能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

进一步，从日闪烁发生特征监测准确性方面，分析任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

利用选定的测地型接收机GNSS的地球经纬度坐标，采用Meeus提出的大气折射效应天文算法计算研究区域的地方日落时间；

以该测地型接收机GNSS所在地方日落作为起算时刻，计算一年时间内ROTI、AATR和σ_φ因子日落后每小时闪烁发生事件次数与全部闪烁发生事件次数的占比，即闪烁发生概率；

再次以该测地型接收机GNSS所在地日落后时间为x轴、以闪烁发生概率为y轴，绘制ROTI、AATR和σ_φ因子在正常日落期间的闪烁发生概率分布统计曲线；

将一年时间内的ROTI、AATR和σ_φ因子按照Dst指数幅值分成平静期Dst≥-30nT和磁暴期Dst＜-30nT两类，基于上述日落起算时刻计算一年时间内ROTI、AATR和σ_φ因子在平静期和磁暴期日落后每小时闪烁发生事件次数与全部闪烁事件发生次数的占比；

随后以该测地型接收机GNSS所在地日落后时间为x轴、以闪烁发生概率为y轴，分别绘制ROTI、AATR和σ_φ因子在平静期和磁暴期的闪烁发生概率分布统计曲线；

最后利用σ_φ因子的闪烁发生概率分布统计曲线，顾及高纬度区域存在极昼极夜现象，分别判断在正常日落期间、平静期和磁暴期下ROTI和AATR因子在极昼、极夜和非极昼极夜期间的闪烁发生概率分布统计曲线趋势与σ_φ因子是否一致；若一致，则判断选定的并址测地型接收机GNSS能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS不能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

有益效果：

相比于现有利用电离层闪烁监测接收机开展的电离层闪烁监测研究，本方法引入的测地型GNSS接收机进行验证电离层闪烁监测准确性，大幅度降低电离层闪烁监测的成本，结合现有北半球高纬度区域测地型GNSS接收机分布广泛的特性，有利于实现北半球高纬度区域电离层闪烁的完备监测，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明：

如图1所示，本发明的双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，针对北半球60度及以上的高纬度区域内某个并址测地型GNSS接收机的电离层闪烁的准确性，步骤如下：

a在北半球60度及以上的高纬度区域内任选一个并址测地型GNSS接收机监测信息进行数据预处理：剔除过短弧段、控制高度角、修复周跳探测；

b通过载波相位平滑伪距方法估计STEC，计算该并址测地型GNSS接收机在预设时间周期内观测到的所有卫星高度角抑制的总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR；

计算顾及卫星高度角抑制的ROTI和AATR因子方法为：

数据预处理：将小于10历元的观测视为过短弧段并予以剔除，卫星截至高度角设置为20°以避免多路径效应的干扰，采用TurboEdit方法和改进Hatch-Melbourne-Wübbena组合方法分别探测并修复双频和三频观测值的周跳。

载波相位平滑伪距方法估计STEC：首先构建伪距无几何关系组合和载波相位无几何关系组合，并对二者相加获得消除电离层干扰的组合观测值；然后计算载波相位观测值平滑后的伪距观测值，并忽略弧段内平均伪距噪声和载波相位观测噪声；最后基于修正差分码偏差后的载波相位平滑伪距观测值，顾及总电子含量与GNSS电离层延迟的转换关系，采用下式计算STEC：

其中，f₁和f₂分别为L1和L2载波信号的频率，为载波相位观测值平滑后的伪距观测值，b_r为接收机端差分码偏差；b_s为卫星端差分码偏差。

计算ROTI因子：对一段时间内所有可视卫星获得的STEC值以赋予卫星高度角不同权重的方式削弱卫星高度角干扰带来的不利影响，利用下式计算ROTI：

其中，ROT为STEC时间上的梯度变化，T代表以分钟为单位的时，M为映射函数；R_E为地球椭球平均曲率半径；H_E为电离层假定高度；E为卫星高度角。

计算AATR因子：首先计算顾及高度角的卫星沿弧段电离层总电子含量变化速率IAATR，据此计算一定时间段内全部可视卫星的IAATR的均方根值AATR：

其中，IAATR为瞬时AATR参数；n为给定时间间隔的全部可视卫星数；t为每个历元；j为卫星；ΔT为以分钟为单位的时间；ΔT表示计算AATR的时间间隔；n_sat是每一历元全部可视卫星数。

c估计总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR因子在北半球60度及以上的高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值；

估计ROTI和AATR因子在高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值方法为：

判断ROTI因子的阈值：采用互补累计分布函数法确定，基本思想是ROTI和σ_φ因子可以在一年时间段内提供同等闪烁发生概率的假设。σ_φ因子的阈值取为0.2rad，首先获取σ_φ>0.2rad的历元比例，如果ROTI因子对闪烁的监测是准确的，则在相同时间内ROTI因子大于某一数值的比例应与σ_φ因子相同。而互补累计分布函数则定义为一组数据超过某一限值α的概率之和，因此采用此方法确定ROTI因子的阈值。

判断AATR因子的阈值：基本思想是提取出一年内所有ROTI因子发生闪烁的时刻，从而间接判断AATR闪烁发生的时刻。首先由ROTI因子确定存在闪烁的时刻，然后找出该时刻对应的AATR因子，最后将一年时间内全部找出的AATR因子幅值取均值作为AATR因子的阈值。

d以电离层闪烁监测接收机ISMR提供的相位闪烁因子σ_φ为参考，从代表性空间天气事件闪烁响应规律监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性；

从代表性空间天气事件闪烁响应规律监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性方法为：

σ_φ因子提取方法：基于ISMR的50Hz高采样频率GNSS观测数据，利用六阶巴特沃斯滤波剔除趋势项后的载波相位测量观测值提取电离层相位闪烁因子。

代表性空间天气事件闪烁响应规律监测准确性分析：选取磁暴环电流指数Dst、极区磁亚暴强度指数AE、三小时磁情指数Kp、太阳X射线耀斑和日冕物质抛射CME等参数来表征空间天气条件，通过分析不同参数条件下ROTI和AATR因子给出的扰动趋势、幅值等与σ_φ因子是否一致，判断ROTI和AATR因子能否有效监测电离层闪烁。如果上述响应规律一致，证明测地型接收机能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

以σ_φ的日闪烁发生率为参考，从日闪烁发生率监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性；

从日闪烁发生率监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性方法为：

日闪烁发生率监测准确性分析：本方法将日闪烁发生率被定义为一日内发生闪烁的观测历元数与总观测历元数的比值，若从30s采样数据中提取的ROTI和AATR因子可以准确监测电离层闪烁的发生，则其提供的日闪烁发生率应与σ_φ因子提供结果相似。通过分析ROTI、AATR和σ_φ因子的日闪烁发生率变化情况，并采用每日太阳黑子数直观表征太阳活动周期上升相期间太阳活动强度的变化，判断ROTI和AATR因子日闪烁发生比率与σ_φ因子是否一致。如果上述闪烁发生率一致，证明测地型接收机能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

以σ_φ的闪烁事件持续时间为参考，从闪烁事件持续时间监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性；

从闪烁事件持续时间监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性方法为：

闪烁事件持续时间监测准确性分析：本方法将一次闪烁事件定义为闪烁因子幅值超过阈值且持续时间不少于两分钟，顾及闪烁期间也会存在闪烁因子幅值短时低于阈值的情况，因此如果两个闪烁事件的时间间隔不大于5分钟，将其视作同一闪烁事件。通过分析ROTI、AATR和σ_φ因子给出的闪烁持续时间分布概率，对比ROTI、AATR和σ_φ因子监测到的闪烁持续时间概率峰值与变化趋势，由此衡量ROTI和AATR因子监测闪烁的准确性。如果上述闪烁持续时间趋势一致，证明测地型接收机能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

以σ_φ的日闪烁发生特征为参考，从日闪烁发生特征监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性；

从日闪烁发生特征监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性方法为：

日闪烁发生特征监测准确性分析：由于电离层闪烁发生频次与太阳时角有关，本方法将太阳时角为0度时作为起算时刻，即以日落后各小时发生闪烁概率为参数指标，研究电离层闪烁日闪烁发生特征。采用大气折射效应改正的天文算法估计研究区域的日落时间，以研究时间范围内该小时闪烁发生事件次数与全部闪烁事件次数的比值作为各小时闪烁发生概率。顾及高纬度区域存在极昼极夜现象，通过分析极昼、极夜和非极昼极夜期间ROTI、AATR和σ_φ因子日落后电离层闪烁发生概率情况，对比ROTI、AATR和σ_φ因子统计出的日落后电离层闪烁发生峰值以及最小值，验证ROTI和AATR因子监测电离层闪烁的准确性。如果上述日闪烁发生特征一致，证明测地型接收机能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

以σ_φ的地磁活动强度对日闪烁发生特征影响为参考，从地磁活动强度对日闪烁发生特征影响及闪烁因子监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性。

从地磁活动强度对日闪烁发生特征影响及闪烁因子监测准确性分析验证测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性方法为：

地磁活动强度对日闪烁发生特征影响及闪烁因子监测准确性分析：本方法将研究时间内的全部数据按照Dst指数幅值分成平静期和磁暴期两类，即Dst≥-30nT和Dst＜-30nT。顾及高纬度区域存在极昼极夜现象，通过分析极昼、极夜和非极昼极夜期间ROTI、AATR和σ_φ因子分别在平静期和磁暴期日落后电离层闪烁发生情况，对比不同类别下ROTI、AATR和与σ_φ的日周期变化特征，验证ROTI和AATR因子监测电离层闪烁的准确性。如果上述闪烁日周期变化特征一致，证明测地型接收机能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

若监测的并址测地型GNSS接收机的四个方面标准均通过验证，则说明该并址测地型GNSS接收机提取的闪烁因子能准确简监测电离层闪烁；若部分标准通过验证，则说明该并址测地型GNSS接收机提取的闪烁因子在为通过验证的方面不能实现准确性监测。

Claims (6)

1.双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，其特点在于，针对北半球60度及以上的高纬度区域内某个并址测地型GNSS接收机的电离层闪烁的准确性，步骤如下：

S1在北半球60度及以上的高纬度区域内任选一个并址测地型GNSS接收机监测信息进行数据预处理：剔除过短弧段、控制高度角、修复周跳探测；

S2利用载波相位平滑伪距方法通过预处理后的数据估计斜路径总电子含量STEC，计算该并址测地型GNSS接收机在预设时间周期内观测到的所有卫星高度角抑制的总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR；

S3估计总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR因子在北半球60度及以上的高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值；

估计ROTI和AATR因子在北半球60度及以上高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值的方法如下：

采用互补累计分布函数法判断ROTI因子的阈值，互补累计分布函数法定义为一组数据超过某一限值α的概率之和：首先基于σ_φ因子的阈值为0.2rad，据此可以获取一年时间段内σ_φ因子超过阈值的概率为；然后利用近似百分位算法T-Digest构建ROTI因子的互补累计分布函数；最后再次利用T-Digest算法确定概率α在ROTI因子互补累积分布函数中所对应的ROTI因子的值，则此ROTI因子的值定义为该年度ROTI因子的阈值；

判断AATR因子的阈值：首先按照AATR因子的时间分辨率将ROTI因子划分区间；然后在每一区间中，如果存在ROTI因子大于利用互补累积分布函数法计算出的阈值，则提取出此区间对应的AATR因子；最后将一年时间内所有提取出的AATR因子幅值取均值作为该年度AATR因子的阈值；

S4利用北半球高纬度区域并址电离层闪烁监测接收机ISMR提供的相位闪烁因子σ_φ幅值信息，验证分析选定的该并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性，验证标准包括四个方面：

电离层闪烁对空间天气扰动的响应规律监测的准确性；

电离层日闪烁发生率监测的准确性；日闪烁发生率为一日内发生闪烁的观测历元数与总观测历元数的比值；

闪烁事件持续时间监测的准确性；将闪烁因子幅值超过阈值且持续时间不少于两分钟定义为一次闪烁事件；

日闪烁发生特征监测的准确性；将研究区域日落后每小时闪烁发生事件次数与全部闪烁事件次数的比值定义为日闪烁发生特征；

若该并址测地型GNSS接收机的四个方面标准均通过验证，则说明该并址测地型GNSS接收机提取的闪烁因子能准确简监测电离层闪烁；若部分标准通过验证，则说明该并址测地型GNSS接收机提取的闪烁因子在为通过验证的方面不能实现准确性监测。

2.根据权利要求1所述的双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，其特征在于，计算顾及卫星高度角抑制的ROTI和AATR因子方法如下：

对选定的某一北半球60度及以上的高纬度区域的并址测地型GNSS接收机的观测在时间段内观测到的全部卫星数据进行预处理：将小于10历元的观测视为过短弧段并予以剔除，卫星截至高度角设置为20°以避免多路径效应的干扰，采用双频非差周跳处理方法TurboEdit及改进双频伪距和载波组合方法Hatch-Melbourne-Wübbena分别探测并修复并址测地型GNSS接收机双频和三频观测值的周跳；

计算总电子含量变化率指数ROTI：首先通过载波相位平滑伪距方法计算监测时间段内每颗可视卫星的数据估计斜路径总电子含量STEC值，然后利用STEC值赋予该GNSS接收机能够观测到的每颗可视卫星的高度角不同权重以削弱卫星高度角干扰带来的不利影响：

其中，ROT为STEC时间上的梯度变化，T代表以分钟为单位的时间；R_E为地球椭球平均曲率半径；H_E为电离层假定高度；E为GNSS接收机在预设时间段内可视卫星的高度角；

计算沿弧段电子含量变化率指数AATR：首先基于ROT计算顾及高度角的可视卫星沿弧段电离层总电子含量变化速率瞬时AATR参数IAATR，据此计算预设时间段内任选的一个并址测地型GNSS接收机观测到全部可视卫星的IAATR的均方根值AATR：

其中，IAATR为瞬时AATR参数；n为给定时间间隔的全部可视卫星数；t为每个历元；i为GNSS接收机；j为卫星；ΔT为以分钟为单位的时间；ΔT表示计算AATR的时间间隔；n_sat是每一历元全部可视卫星数。

3.根据权利要求1所述的双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，其特征在于，从电离层闪烁对空间天气扰动的响应规律监测准确性方面，分析验证任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

首先通过可以提供空间天气参数的机构获取磁暴环电流指数Dst、极区磁亚暴强度指数AE、三小时磁情指数Kp、太阳X射线耀斑X-ray和日冕物质抛射CME来表征空间天气条件；

然后选取Dst<-30nT、AE>300nT、Kp>4、X-ray>10^-5W/m²、CME>1080km/s时间区间作为发生空间天气扰动的研究区间，绘制扰动区间内的ROTI、AATR和σ_φ因子的时间序列图；

最后利用σ_φ因子的幅值信息，判别ROTI和AATR因子本身的幅值变化趋势与σ_φ因子是否相符；若相符，则判断选定的某一并址测地型接收机能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS无法准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

4.根据权利要求1所述的双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，其特征在于，从日闪烁发生率监测准确性方面，分析验证任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

定义日闪烁发生率为一日内发生闪烁的观测历元数与总观测历元数的比值；

基于上述定义，分别计算ROTI、AATR和σ_φ因子的日闪烁发生率；

绘制ROTI、AATR和σ_φ因子的日闪烁发生率随时间的变化序列图；

利用σ_φ因子的日闪烁发生率变化情况，判断ROTI和AATR因子日闪烁发生率与σ_φ因子是否一致；若闪烁发生率一致，则判断选定的并址测地型接收机GNSS能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS无法准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

5.根据权利要求1所述的双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，其特征在于，从闪烁事件持续时间监测准确性方面，分析验证任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

将一次闪烁事件定义为闪烁因子幅值超过阈值且持续时间不少于两分钟，顾及闪烁期间也会存在闪烁因子幅值短时低于阈值的情况，因此如果两个闪烁事件的时间间隔不大于5分钟，将其视作同一闪烁事件；

基于上述定义，分别计算ROTI、AATR和σ_φ因子的闪烁事件持续时间；

绘制ROTI、AATR和σ_φ因子的闪烁持续时间概率分布统计曲线；

利用σ_φ因子的闪烁持续时间概率分布统计曲线，判断ROTI和AATR因子概率分布统计曲线变化趋势与σ_φ因子是否一致；若一致，则判断选定的某一并址测地型接收机GNSS能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS不能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。

6.根据权利要求1所述的双因子验证测地型接收机监测北极电离层闪烁准确性方法，其特征在于，从日闪烁发生特征监测准确性方面，分析任一选定的并址测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁的准确性：

利用选定的测地型接收机GNSS的地球经纬度坐标，采用Meeus提出的大气折射效应天文算法计算研究区域的地方日落时间；

以该测地型接收机GNSS所在地方日落作为起算时刻，计算一年时间内ROTI、AATR和σ_φ因子日落后每小时闪烁发生事件次数与全部闪烁发生事件次数的占比，即闪烁发生概率；

再次以该测地型接收机GNSS所在地日落后时间为x轴、以闪烁发生概率为y轴，绘制ROTI、AATR和σ_φ因子在正常日落期间的闪烁发生概率分布统计曲线；

将一年时间内的ROTI、AATR和σ_φ因子按照Dst指数幅值分成平静期Dst≥-30nT和磁暴期Dst＜-30nT两类，基于上述日落起算时刻计算一年时间内ROTI、AATR和σ_φ因子在平静期和磁暴期日落后每小时闪烁发生事件次数与全部闪烁事件发生次数的占比；

随后以该测地型接收机GNSS所在地日落后时间为x轴、以闪烁发生概率为y轴，分别绘制ROTI、AATR和σ_φ因子在平静期和磁暴期的闪烁发生概率分布统计曲线；

最后利用σ_φ因子的闪烁发生概率分布统计曲线，顾及高纬度区域存在极昼极夜现象，分别判断在正常日落期间、平静期和磁暴期下ROTI和AATR因子在极昼、极夜和非极昼极夜期间的闪烁发生概率分布统计曲线趋势与σ_φ因子是否一致；若一致，则判断选定的并址测地型接收机GNSS能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁，否则判断该测地型接收机GNSS不能准确监测北半球高纬度区域电离层闪烁。