格网电离层模型在单频精密单点定位中的应用

基于四点内插方法建立了选点内插模型,讨论了内插过程中的两种定权方法;利用4个IGS跟踪站连续3d的实测数据,采用单频精密单点定位方法,以坐标外符合误差为标准比较分析了两种内插模型和两种定权方法的效果。实验结果表明:两种内插模型和两种定权方法都是有效的,应用于单频精密单点定位时能够使点坐标外符合精度达到厘米级。最后,针对单频精密单点定位中电离层延迟误差的处理问题提出了具有参考性的建议。

北斗格网电离层模型格网点计算方法研究

基于北斗导航系统星基增强系统的格网电离层模型修正算法,讨论了由穿透点处的垂直延迟计算格网点处垂直电离层延迟的计算方案,并检验了格网电离层垂直延迟修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法是一种精度较高的电离层延迟修正法,选取格网点附近参考站的可用数据计算出的格网点垂直延迟值更接近真实延迟值,进而有利于获得高精度的电离层改正效果,证明了电离层格网点的延迟值是建立格网模型的关键;修正误差在正常范围内,验证了算法在中国地区的可行性,也说明了GIVE算法能够以99.9%的置信度限定格网点电离层延迟改正误差。

BD星基增强系统格网电离层延迟算法

随着北斗卫星导航系统的发展日益成熟,开发基于北斗的星基增强系统已刻不容缓,而电离层误差是影响星基增强系统定位精度的重要误差源。利用中国大陆构造环境监测网络的10个GNSS参考站在2016年3月20日的观测数据,验证了基于北斗导航系统的星基增强系统格网电离层修正算法在中国地区部分站点的修正精度,与Klobuchar模型修正法进行了对比,并检验了格网电离层垂直延迟的修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法的修正精度普遍优于Klobuchar模型修正法;修正误差也在正常范围内,进一步说明格网电离层延迟算法在中国地区的应用是可行的。

基于分片线性插值的北斗格网电离层延迟问题

为了增强定位精度,需不断提高电离层延迟模型精度,格网电离层模型由于修正效果佳而被广泛应用。针对格网模型构建过程中网格节点处电离层延迟的插值问题,提出了分片线性插值法计算用户端穿透点的电离层延迟。基于格网模型的特征,在同一模型中应用不同的插值算法进行电离层延迟误差的对比,并检验格网电离层垂直延迟修正误差(GIVE)。结果表明,使用分片线性插值法计算的穿透点电离层延迟值更接近于实测数据,GIVE值更小,从而验证了该插值方法计算用户端穿透点的电离层延迟的高准确度。

利用GPS观测值建立格网电离层模型的探讨

介绍了建立格网电离层延迟模型的基本原理,着重阐述了多面函数算法、距离加权算法的原理以及用这2种算法建立区域格网电离层延迟模型的方法,并利用地壳网络观测数据对这2种算法进行检核。结果表明这2种模型均可达到±0.5 m 的精度。

区域格网电离层建模空间插值方法研究

不同的空间插值方法对格网电离层模型的建模精度有重要影响。本文利用多元回归法、最小曲率法、反距离加权法、局部多项式法、克里金插值法5种空间插值方法,对青岛CORS网中分布均匀的基准站的数据提取的VTEC信息进行格网电离层插值建模,对比分析了各种插值方法的精度。结果表明:5种常用的空间插值方法中,克里金插值和最小曲率插值方法精度最高,反距离加权插值精度居中,多元回归和局部多项式插值精度最低并且模型结果失真较大。

BD2系统广域差分格网电离层模型研究与应用

电离层延迟误差是影响BD2卫星导航系统定位测速精度的关键因素,如何减少电离层误差是当前卫星导航定位领域研究的热点问题。常见的电离层模型包括广域差分格网模型和Klobuchar模型,已有研究主要关注Klobuchar模型,对BD2广域差分格网模型的研究较少。本文分析比较了广域差分格网电离层模型和Klobuchar模型对电离层延迟误差的影响,并进行了真实环境下的评测。实验结果表明,使用广域差分格网电离层模型修正电离层延迟可以减小电离误差,从而提高单频接收机导航定位精度。

区域格网电离层模型的建立和试算

简要叙述了格网电离层延迟模型的建立原理和数学模型,重点探讨了确定格网点处电离层延迟的权值的确定。借用江苏CORS网中的五个基准站数据建立了覆盖江苏的格网电离层模型,并用三个基准站的数据检验的模型的精度。实例表明,模型精度能达到0.2 m,Kriging插值法具有一定的优势。

建立GPS格网电离层模型的站际分区法

研究一种利用GPS资料构建大规模高精度格网电离层模型的新方法——站际分区法.初步研究结果显示,利用地壳运动观测网络的GPS实测资料,结合站际分区法建立中国域内精确的实时格网电离层延迟改正模型是有可能的.

国际GNSS服务组织全球电离层TEC格网精度评估与分析

国际GNSS服务组织(International GNSS Services,IGS)发布的全球电离层TEC格网(Global lonospheric Map,GIM)是利用GNSS进行电离层研究的主要数据源之一.IGS电离层工作组于2016年2月正式授予中国科学院为全球第五个电离层数据分析中心,由测量与地球物理研究所和光电研究院联合实施.本文系统地总结和展示了IGS电离层工作组对各分析中心GIM评估的结果;此次评估以基准站实测电离层TEC、测高卫星电离层TEC为参考,给出了各分析中心1998-2015年GIM的总体性能.结果显示:随着IGS基准站日益增多,各分析中心GIM内符合精度由4.5~7.0TECu提升至2.5-3.5TECu;不同分析中心GIM一致性从3.0~4.5TECu提升至2.0~3.5TECu;相对于测高卫星电离层数据,CODE、CAS、JPL和UPC分析中心的GIM精度相对较高(约4.0~4.5TECu),但是在不同测高卫星评估结果之间存在不同的系统性偏差.

全球电离层格网模型精度影响因素分析

以2012年1月数据为例,分析了球谐函数模型的阶数和观测数据采样间隔对全球电离层模型建模时间和模型精度的影响,以及地磁场活动强度与模型精度的相关性。结果表明,模型阶数和采样间隔对建模时间和模型精度有很大影响;太阳和地磁场活动强度与模型精度的相关性为———模型精度随太阳和地磁活动强度的增强而降低。

不同电离层改正的PPP时间传递性能评估

为了进一步验证全球卫星导航系统(GNSS)电离层参数化模型及不同精度电离层改正产品在非差非组合精密单点定位(PPP)时间传递中的应用效果,提出一种不同电离层改正的PPP时间传递性能评估方法:分析比较无电离层组合PPP(IF-PPP)和非差非组合PPP(UDUC-PPP)时间传递模型与接收机钟差参数的差异;然后基于2020年年积日第11—31天欧洲永久跟踪站网数据进行实测数据验证,并选择其中202个跟踪站构建区域电离层格网图(RIM),比较全球电离层格网图(GIM)非差非组合PPP(GIM-PPP)及区域电离层格网图非差非组合PPP(RIM-PPP),基于5个外接氢钟的欧洲永久跟踪站网接收机实现进一步的PPP时间传递性能分析。结果表明,与传统IF-PPP模型相比,GIM-PPP和RIM-PPP模型PPP单向授时精度分别平均提高24%、44%,对于时间传递,IF-PPP、GIM-PPP和RIM-PPP模型重叠阿伦(Allan)方差百秒稳和千秒稳分别为9.36×10^(-14)、7.88×10^(-14)、5.11×10^(-14)和1.98×10^(-14)、1.78×10^(-14)、1.24×10^(-14);表明UDUC-PPP模型时间传递稳定性明显优于IF-PPP模型,而得益于高精度电离层模型,RIM-PPP可进一步提升GIM-PPP时间传递稳定性。

信息扩散估计在电离层格网模型建立中的应用

介绍了二维最优信息扩散估计的基本方法,将该方法应用于区域电离层格网模型的建立,实现过程中采用了自适应窗宽和逐级加密的方法改善模型效果,并结合具体算例证明了该模型的有效性。

Linux Shell在电离层TEC格网数据提取和分析中的应用

电离层延迟误差是卫星导航和定位中不可忽略的重要误差,全球电离层总电子含量(TEC)格网数据因其将全球按规则的经纬度格网化,并给出了相应格网点的电离层TEC值,从而为用户使用提供了极大的便利.本文基于Linux Shell脚本编写简单、快速和容易维护等优点,利用Shell脚本对电离层TEC格网数据进行提取和分析处理,主要包括全球和自定义区域电离层TEC数据提取、均值计算、格网经纬度互差计算、最值提取等应用,可为基于全球电离层格网(GIM)数据对全球或区域电离层TEC周年变化、季节变化、周日变化规律以及时空变化特性等相关规律的分析研究提供一定的参考.

WAAS电离层格网播发特性及其性能评估

电离层格网信息决定了RTCA协议下的SBAS增强系统的服务等级。通过对WAAS 3颗GEO卫星播发的电离层格网信息进行长期分析,获得了RTCA协议下格网电离层在电文编排、更新周期、格网分布等方面的详细播发特性。通过解析实际WAAS电离层格网电文,设置不同的可用性条件,详细分析了每个格网点的可用性,得到当以GIV EI=15为门限值时,WAAS播发263个可用性为100%的电离层格网信息,覆盖包括整个北美大陆及海岸线20°以外的大部分地区。通过对比WAAS采用的Kriging和部分其他增强系统采用的IDWK插值方法的格网可用性,得出结论:IDWK方法仅对参考站布设范围内的格网点具有较高的可用性,Kriging插值方法以增加GIVE为代价,大幅拓展了可用格网点覆盖范围,但也造成脱离大陆的夏威夷群岛上空的格网点完全不可用。利用CODE发布的GIM模型对WAAS可用格网点的格网改正精度进行分析,得到,当GIV EI<14时,不同GIVEI格网电离层垂直延迟的改正精度差异较小,GIM评估的格网电离层垂直延迟的改正精度与纬度相关性较大。在中低纬地区虽然穿刺点分布密集,但其格网改正精度低于高纬地区。

基于GPS数据的电离层模型和电离层延迟改正新方法研究(英)

根据大地测量、地球物理、空间物理和导航等领域的若干重要GPS科研项目的需要,系统研究了电离层延迟的高精度模拟和改正方法。报告的内容主要涉及GPS系统的电离层延迟的高精度改正,如何通过修正静、动态单、双频用户的电离层延迟影响,进一步改善GPS测量的精度和可靠性,改进增强型GPS广域差分系统的电离层模拟及利用GPS监测电离层的理论和方法等。

北斗电离层模型精度分析

北斗电离层模型包括基本导航的BDSKlob模型、BDGIM模型及广域差分格网电离层模型,本文详细分析2种基本导航的电离层模型因相邻模型参数更新引起的延迟跳变,基于CODE格网电离层模型对比2种电离层模型随空间和时间的变化情况,分析不同电离层模型在不同时段不同纬度的改正精度及定位精度,并利用2018年数据对北斗格网点电离层信息的服务范围和服务精度进行评估。结果表明,相比于BDSKlob模型,BDGIM模型与CODE格网电离层模型更接近,且分布均匀,相邻2组模型参数更新的延迟跳变小于1 ns。BDGIM模型在北半球的改正精度优于南半球,在中国区域及全球范围的改正率分别达到75%及60%以上,明显优于BDSKlob模型,且BDGIM模型相比于BDSKlob模型的定位精度最多可提升45%。北斗格网电离层的有效区域基本覆盖中国范围,电离层延迟误差优于2.08 TECu,改正比例大于80%。

广播电离层模型精度评估分析

全球定位系统(GPS)、北斗卫星导航系统(BDS)和伽利略卫星导航系统(Galileo)均在导航电文中发播电离层模型参数供用户改正电离层延迟。由于采用不同的电离层模型,性能也不同。全面地分析了不同电离层模型的差异及对标准定位的影响。采用欧洲定轨中心(CODE)的全球格网电离层产品作为参考值,对在全球范围内不同时段不同电离层模型的性能进行分析,同时分析了不同模型对定位的影响。结果表明,北斗全球电离层延迟改正模型(BDGIM)与CODE的全球电离层格网图最接近。内·奎克·格(NeQuickG)模型在高纬度电离层延迟误差均方根(RMS)值为1.7个总电子含量单位(TECU),低纬度电离层延迟误差RMS值为5.6个TECU;GPS克洛布彻(Klobuchar)电离层模型(GPSKlob)在低纬度时,电离层延迟误差RMS值为3.8个TECU,高纬度电离层延迟误差RMS值为6.8个TECU。BDS克洛布彻(Klobuchar)模型(BDSKlob)在中低纬度地区时,其电离层延迟误差RMS值优于5个TECU。BDGIM模型与CODE电离层产品定位精度相当,全球定位精度基本优于1.6 m,BDSKlob模型和GPSKlob模型在中低纬度区域的定位精度优于1.8 m。

不同全球电离层格网产品在中国区域的应用精度评估与分析

基于全球卫星导航系统(GNSS)跟踪站和Jason测高卫星获得的电离层总电子含量(TEC),系统评估了国内外5家国际GNSS服务(IGS)电离层分析中心以及全球连续监测评估系统(iGMAS)综合中心的预报、快速和最终全球电离层格网产品(GIM)在中国区域的精度和标准单点定位应用性能.结果表明:不同类型GIM产品在中国区域的精度由高到低分别是最终、快速和预报GIM产品;在太阳活动水平较低时,不同GIM产品精度大致相当;在太阳活动水平较高时,西班牙加泰罗尼亚理工大学(UPC)和iGMAS的快速和最终GIM产品精度优于其他机构同类型产品.

电离层改正模型对GPS共视时间传递的影响分析

本文以2016年001~010d的观测数据，分析了广播星历的电离层模型、全球格网电离层模型、消电离层组合模型三种不同的电离层模型对4对IGS站间GPS共视时间频率传递的影响。结果表明，广播电离层模型模式下GPS共视时间频率传递的RMS值最大，表明精度最差；电离层格网模型模式下RMS值较小，表明精度比较高，消电离层组合模型模式下除了NANO跟ALBH的站间RMS值大外，相应的精度较差外，其它3组站间跟电离层格网模型的精度相当。