基于滑窗初始点dSTEC定权的全球实时电离层综合

自2017年起,国际GNSS服务组织(IGS)部分电离层分析中心先后提供全球实时电离层校正服务。针对实际应用中单一分析中心实时电离层产品存在的可靠性差问题,本文提出了基于滑窗初始点差分斜向总电子含量(dSTEC)定权的全球实时电离层综合方法。以中国科学院(CAS)、法国空间研究中心(CNES)、西班牙加泰罗尼亚理工大学(UPC)及武汉大学(WHU)实时产品为基础,实现了实时全球电离层地图(RT-GIM)产品的例行综合。从电离层延迟误差修正、单频标准单点定位(SF-SPP)及单频精密单点定位(SF-PPP) 3个方面,分析2022年2月15日至2022年3月15日综合RT-GIM产品的应用性能。以IGS事后GIM为参考,本文综合RT-GIM与UPC综合RT-GIM对应的RMS为分别为3.30和3.20 TECU,二者精度相当;以定位残差95%分位数为统计量,与IGS事后GIM产品相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别低7.7%和4.9%;与北斗三号广播电离层模型BDGIM相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别提升了15.9%和9.5%。自2022年起,CAS综合RT-GIM产品已例行提交至IGS。

实时电离层格网数据精度评估

电离层延迟是制约单频接收机定位精度的重要误差源之一.为提高单频接收机的实时电离层改正精度,需要实时电离层数据.以中国科学院空天信息创新研究院提供的实时电离层数据为例,对比分析不同太阳活动期实时电离层数据及预报电离层数据与IGS最终电离层数据之间的差值以及不同太阳活动期、不同纬度测站的电离层数据对电离层延迟进行改正后得到的定位精度.结果表明:在低太阳活动期和高太阳活动期,实时电离层数据无法很好地反映大部分海洋上空的电离层变化特性;对不同太阳活动期,实时电离层数据在高纬度测站的定位精度优于预报数据和广播模型,在中纬度测站的定位精度略低于预报数据而与广播模型定位精度相当,在低纬度测站的定位精度略优于预报数据和广播模型.

全球实时电离层模型精度分析--以CAS、CNES、NRCan及UPC产品为例

分析中国科学院(CAS)、法国国家空间研究中心(CNES)、加拿大自然资源部大地测量局(NRCan)和加泰罗尼亚理工大学(UPC)2021-01~08的全球实时电离层格网(RT-GIM)产品的精度。结果表明:(1)以IGS事后全球电离层格网(GIM)为参考,CAS、CNES、NRCan和UPC产品的RMS分别为3.93 TECu、4.01 TECu、4.50 TECu和3.86 TECu;(2)以基准站dSTEC为参考,CAS、CNES、NRCan和UPC产品的STD分别为4.42 TECu、4.40 TECu、4.96 TECu和4.42 TECu。在全球范围内选取21个测站进行连续7 d的定位测试,以高程方向残差95%分位数统计不同实时电离层产品的定位增益。相比于广播电离层模型的定位结果,CAS、CNES、NRCan和UPC产品在北半球高程方向的定位精度分别提升11.9%、18.3%、3.4%和15.5%。

北斗卫星信号实时单站电离层估计算法及性能分析

在研究已有实时电离层估计方法的基础上,提出了顾及硬件延迟偏差的实时单站电离层总电子含量估计方法。利用该方法对位于湖北省内的8个测站GPS和北斗实测数据进行模拟实时的处理,将估计结果与全球电离层格网模型进行对比分析,GPS和北斗的估计结果其量值及变化趋势与全球电离层格网模型插值结果都较为一致,其中GPS的误差保持在4TECU(1TECU=1016 m-2)之内,北斗的误差保持在5TECU之内。实验表明,该方法可以很好地实现实时单站电离层估计,独立利用北斗卫星导航系统信号可以实现电离层活动监测。