基于K-means聚类分析的球冠谐函数拟合高程异常方法

利用球冠谐函数拟合高程异常曲面时,GPS/水准数据的分布和选取对最后的拟合精度有较大影响。本文提出一种基于Kmeans聚类的球冠谐函数拟合方法,即利用K-means聚类分析方法对高程异常数据点进行有效分类和选择,再结合球冠谐函数的逼近方法,提高了高程异常曲面的拟合精度。通过与实测高程异常数据进行比较,基于K-means聚类分析的球冠谐函数拟合方法优于多项式拟合法、移动二次曲面拟合法、多面函数拟合法和球冠谐函数拟合法。

利用球冠谐函数和时间序列分析预报南极地区电离层

利用球冠谐函数和时间序列分析实现了南极地区电离层预报。首先,通过南极地区的GPS实测数据提取高精度的电离层总电子含量,并建立了极区球冠谐函数模型;然后,对不同时间段形成的模型系数时间序列进行了谱分析得到周期项,利用傅里叶三角级数拟合并预报趋势项;最后,利用时间序列分析理论中的ARMA(p,q)模型对剔除了趋势项的随机信号部分进行预报。结果表明,一天内电离层预报精度在1TECU,三天内在1.5TECU。

基于球冠谐分析的区域精密对流层建模

对流层延迟是影响GPS定位精度的主要误差来源。随着精度要求的提高,经验模型已经不能满足精密定位的需要,而许多地区建立的连续运行参考站系统为建立区域对流层模型提供了一个很好的契机。本文分析常用的对流层区域实时模型方法的不足,提出基于球冠谐(spherical cap harmonic analysis,SCHA)的区域精密对流层模型。详细介绍SCHA模型的计算方法,并根据试验对比分析建立了最优SCHA区域对流层模型。为了验证SCHA模型的效果,本文将之与四参数模型和矩谐分析(rectangular harmonic analysis,RHA)模型进行对比与分析。其结果表明SCHA模型在内符合精度上有明显的优势(RMS值在6mm内),外符合精度相比四参数模型提高了50%左右(RMS值在1cm内),且建模精度整体上略优于RHA模型。SCHA模型能更好地描述对流层的空间变化,适用于大区域对流层延迟实时建模。

基于BDS/GPS观测的北斗硬件延迟解算

研究了联合BDS/GPS观测数据基于球冠谐函数的中国区域电离层建模,并精确估计了北斗卫星和接收机DCB。联合解算得到的GPS卫星DCB相对CODE精度优于0.2 ns,GPS接收机DCB相对CODE精度优于1 ns;联合解算得到的中国区域上空VTEC相对CODE事后产品的精度可达2~3 TECU。

中国区域VTEC模型Kriging算法研究

为了对区域电离层延迟进行实时模型化,利用中国区域GPS实测资料,基于球冠谐函数模型、低阶球谐函数模型、多项式模型和Kriging内插方法,构建了电离层延迟模型。重点讨论了电离层垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)的空间变异性、相关性的统计计算和Kriging内插估计方法,实现了中国区域VTEC格网实时建模。验证结果表明,高纬度地区VTEC拟合精度优于低纬度地区,Kriging内插估计和多项式模型结果的拟合内符合精度明显优于球冠谐函数模型和低阶球谐函数模型。但多项式拟合的格网,其方差则存在明显的边际效应,拟合区域中央精度较高,区域边缘地带精度明显下降;Kriging算法估计的格网点VTEC方差更符合实际情况,穿刺点多的地方,格网点精度较高。

双向相位平滑伪距的硬件延迟解算研究

针对利用GPS观测数据提取TEC过程中最主要的误差来源硬件延迟问题,该文为了获取高精度TEC,在对双频观测数据处理时,改进了基于Hatch滤波的相位平滑伪距算法的使用方法,即双向平滑,取得较好的效果。研究采用了VTEC多项式和球冠谐分析模型来进行区域电离层建模及硬件延迟解算,经比较模型解算的硬件延迟与IGS发布值最大差异不超过1ns,其中VTEC多项式模型解80%差异值小于0.5ns,球冠谐函数模型解所有差异值均小于0.5ns。