卫星导航中电离层误差校正技术现状与发展

电离层误差严重影响着GNSS的定位精度,GPS、BDS、Galileo、GLONASS有不同的电离层误差校正方法.全文概述了电离层误差校正方法,综述了单频电离层误差校正、双频电离层误差校正及多频电离层误差校正等技术的原理与发展现状.在单频电离层误差校正技术中总结了增强系统中的电离层误差校正技术、北斗全球电离层延迟修正模型(BeiDou global ionospheric delay correction model,BDGIM)、Klobuchar模型、单频电离层误差校正技术的优化—附加国际参考电离层(international reference ionosphere,IRI)约束模型和NeQuick-G模型;在双频电离层误差校正技术中重点总结了双频消电离层误差、无电离层组合模型及PPP-RTK技术中电离层误差校正方法;在多频电离层误差校正技术中介绍了高阶项改正和地磁场建模对电离层误差校正技术的优化与改进.最后,对电离层误差校正技术及其改进方法进行了分析,总结了其发展趋势与方向.

北斗B3I单频定位电离层延迟的计算改进

北斗B3I单频定位的伪距误差修正中的电离层延迟,在全球范围可用8参数Klobuchar模型计算,在中国及周边区域可用GEO卫星D2电文播发的格网点电离层信息来计算。以格网点电离层信息为参考,分析8参数Klobuchar模型计算结果的特性,给出充分使用格网电离层信息的方法、减少电离层梯度影响的方法、高空定位时的电离层延迟计算修正公式。

基于低频SAR分谱干涉和偏移估计的InSAR电离层误差校正模型与方法

合成孔径雷达干涉(InSAR)是近30年发展起来的微波空间遥感技术,中低频InSAR(如L/P波段)由于其极强的穿透性,可保证测量的高相干性,在大梯度形变、植被覆盖茂密区及长时序地表形变监测中具有独特优势。然而,低频InSAR测量精度严重受限于电离层延迟效应。

区域GNSS高精度电离层建模研究与应用

为了更精确地描述电离层变化,实现区域性实时电离层建模,基于区域连续运行参考系统(CORS),通过对比分析载波相位观测值直接计算的电离层延迟和相位平滑伪距计算的电离层延迟的精度,将精密单点定位(PPP)事后计算的电离层延迟当作真值,以穿刺点代替格网点,提出基于向量基(VIM)和GIMM的内插方式。将电离层产品和相位平滑伪距电离层产品进行约束PPP,并与传统无电离层组合进行比较分析,结果显示VIM的内插精度最高,在不同区域范围内的稳定性更强。与传统PPP进行对比,区域性实时电离层产品对收敛速度有很大提升,E方向的收敛速度提升了90%,相对相位平滑伪距电离层产品提高12%,在E定位精度上提高7%,有效改善了实时高精度电离层延迟模型,可用于提高精密单点定位PPP的收敛速度。

GPS参考站网络的电离层延迟建模技术

针对当前4种主要的网络RTK模型,研究用户流动站位置电离层延迟误差建模技术,建立了基于距离相关误差相关特性的电离层延迟误差改正数计算的统一形式,在此基础上对4种电离层延迟建模方法的特性及改正精度进行了分析.基于四川GPS连续运行参考站网络(GPSNOS)以及南加州集成GPS观测网络实测数据的分析表明,改正模型的精度和可靠性等指标受多种因素影响,存在明显差异;线性内插改正模型和线性组合模型用于200 km以下的中距离参考站网络,实现了优于2～5 cm的流动用户位置电离层延迟误差改正精度,证明是较优的电离层改正模型.上述模型用于虚拟参考站技术中,实现对包括电离层延迟误差在内的分类建模系统误差和精确改正,可有效提高中长距离网络RTK的定位精度.

GNSS电离层延迟模型的数学统一与方法扩展

总结了当前广泛研究的利用GNSS观测数据建立电离层延迟模型的基本理论,并从数学上利用第一类算子方程统一现有的模型。着重分析了电离层VTEC的数学模拟和逼近方法,提出了建立模型的方法上的一系列扩展,从数学角度分析模型各种处理方式上的潜在问题,并给出了简单的单站模型计算实例,实证了理论的正确性。

电离层延迟改正模型综述

电离层延迟改正模型通常可以分为广播星历用的预报模型、广域差分用的实时模型、后处理模型3类,不同应用要求需要选择不同的模型。主要比较分析了几种常用的电离层延迟改正模型: 用于广域差分中生成格网模型的三角级数模型、多项式模型、低阶球谐函数模型等都可以获得很好的改正效果,且这3种模型基本上是等价的;电离层延迟谐函数展开模型可以用来分析电离层长时间系列的变化特征;国际电离层参考模型IRI的改正精度一般可以达到60％的效果;而GPS 星历采用的Klobuchar模型的参数设置存在一些不足,对此提出了一些改进措施。

近年来我国GNSS电离层延迟精确建模及修正研究进展

空间电离层是影响全球卫星导航系统(GNSS)应用服务性能最棘手的误差源之一。近几十年来,随着地基/空基GNSS数据的日益丰富,国内外学者发展并提出了多种重要技术措施修正、削弱电离层延迟对各类GNSS用户导航定位的影响,取得了重要进展和成果。本文在系统总结GNSS空间电离层延迟影响修正研究成果的基础上,从电离层延迟信息精确提取、建模及误差分析、实时改正方法等几个方面,重点介绍了近年来我国在这一领域的主要研究进展情况。

精确求定GPS信号的电离层延迟的模型与方法研究

系统阐述和讨论了精确求定GPS电离层延迟信息的基本理论与方法;在扩展若干新方法的基础上,深入分析和研究了基于GPS数据确定电离层延迟的几种数学模型与多种拟合方法;比较和分析了它们的精度及使用性能等特点,得出了一些对相关的工程应用和科学研究有参考价值的结论．

顾及f^3项的电离层延迟模型

给出了顾及f3项时消除电离层延迟的两种方法:用三频观测值来消除电离层延迟,直接用地磁场模型来计算f3项。提出了一种用一个三次曲面来拟合30°×40°的区域内的场强H的简化算法。用两种方法求得的电离层延迟之差小于0.5 mm。

GPS观测数据中的仪器偏差对确定电离层延迟的影响及处理方法

本文通过设计不同的计算方案详细分析了ＧＰＳ观测中的仪器偏差对确定电离层延迟的影响，利用多天实测数据，结合仪器偏差与电离层延迟的分离方法，探讨了仪器偏差的稳定性，并提出了一种静态实时确定电离层延迟的方案。算例表明它能较有效克服仪器偏差影响。

GPS电离层延迟Klobuchar模型与双频数据解算值的比较与分析

电离层延迟是影响GPS绝对定位的最主要因素,但由于电离层本身的不稳定性,加上目前对其物理特性的了解还有一定的模糊性,还只能采用精度有限的经验模型对其进行描述。对于GPS实时绝对定位,GPS系统的广播星历提供了Klobuchar模型的8个系数,可以用于单频接收机的电离层延迟改正;对于双频接收机,可以利用L1,L2,C1,P2进行计算得到电离层延迟值,但应考虑到卫星发射信号时产生的两频率间的硬件延迟TGD的影响。本文采用双频伪距求得电离层延迟值,用广播星历中各颗卫星的TGD参数进行改正,再根据L1和L2双频相位值求得的历元间的电离层延迟的变化采用Hatch类滤波递推模型对其进行平滑,从而求得较准确的对应于各个历元的电离层延迟值,将其作为真值与Klobuchar模型计算值进行比较,从而研究Klobuchar模型的精度和特点,并与IGS的后处理Klobuchar模型系数求得的电离层结果进行对比分析。对双频数据计算电离层延迟的算法进行详细研究,给出Klobuchar模型的具体计算过程,用位于武汉、北京和上海的IGS跟踪站的观测数据进行实际验证和算例分析,最后给出结论。

电离层延迟修正方法评述

电离层延迟是卫星导航定位的重要误差源之一,为了有效消除该误差的影响,需要选择适当的电离层延迟改正方法。对电离层延迟修正精度和实时性要求不同,选用的改正方法也不尽相同。本文在分析各修正方法原理的基础上,论述了各方法的优缺点、存在问题、以及适用范围,该研究对于选用电离层修正方法具有指导意义。

GPS广域增强系统的电离层延迟网格校正法

本文介绍了卫星信号电离层延迟的网格校正法原理和算法。最后，使用１９９６年１１月在天津、西安和长春三地的实测数据对网格法性能进行了评估。

基于Holt-Winter的电离层延迟预报模型

区域CORS系统为电离层延迟的研究提供了新的技术和数据平台,可利用参考站实际观测数据解算电离层延迟。根据电离层延迟具有周日性和季节性的特征,提出利用Holt-Winter模型对实算的电离层延迟进行预报。利用JSCORS的实测数据,对Holt-Winter的无季节模型、加法模型和乘法模型进行实例分析。结果表明,加法模型和乘法模型的预报效果较好,加法模型要稍优于乘法模型。

北斗系统格网电离层延迟算法研究

介绍了北斗系统下格网电离层延迟算法原理及建模方法。利用25个参考站的模拟数据,建立了覆盖我国地区的格网电离层延迟模型。通过仿真给出格网点(35°N,115°E)的格网电离层垂直误差及用户穿透点(36.94°N,118.44°E)的用户电离层垂直误差在一天内的变化,结果显示一天内格网电离层垂直误差及用户电离层垂直误差的平均值分别为0.871m和0.877m。

格网电离层延迟模型的建立方法与试算结果

简要叙述了格网电离层延迟模型的建立原理 ,提出运用太阳 -地球坐标框架中的一阶球谐函数来模型化穿透点电离层延迟 ,以建立类似 WAAS的格网电离层模型的方法。用 11个参考站的实测数据试验性地建立了覆盖我国的格网电离层延迟模型 ,并用9个用户站的数据检验了电离层格网模型的精度。实例表明 ,用本文的方法利用 11个参考站可以建立覆盖我国大部分地区的格网电离层延迟模型 ,模型精度可达± 0 .7m。

三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法

多频测距系统可以借助多频观测数据削弱电离层延迟的影响,但多频改正算法在改正电离层延迟项的同时会不同程度地放大多路径误差、观测噪声等伪距误差的影响。其中利用三频数据可以将电离层延迟改正至二阶项,也可以只改正至一阶项,分别称为三频二阶改正和三频一阶改正。首次推导了利用三频观测数据削弱伪距中多路径效应和观测噪声等误差的算法,使三频电离层延迟改正中伪距误差的影响大大减小。通过对三频实测数据的处理和分析验证了算法的有效性并给出了一些有益的结论和建议:在利用三频观测数据进行电离层改正时,首先改正伪距中的多路径误差和观测噪声,然后采用三频二阶改正算法将电离层延迟改正至二阶项,将有效提高伪距改正精度。如果不能有效削弱这些误差的影响,宜采用三频一阶改正或双频改正。

单频GPS接收机的电离层延迟改正模型研究

针对单频GPS接收机受电离层影响较大的特点,利用GPS实测数据,比较研究了Klobuchar模型、NeQuick模型、IRI模型和IGGSH模型的电离层延迟改正效果,统计分析了各模型在时空上的特点,计算结果表明,IGGSH模型优于其他3种电离层延迟改正模型。

全球定位系统(GPS)技术的最新进展 第五讲 利用双频GPS观测值建立电离层延迟模型

介绍了电离层的概况 ,GPS信号在电离层中的传播 ,电离层改正模型以及利用GPS双频观测值来建立电离层延迟或VTEC模型的原理、方法和结果。