利用GPS三频数据计算电离层垂直总电子含量变化率

研究了通过采样间隔为1 s的GPS三频载波相位观测数据计算1 Hz电离层垂直总电子含量变化率(RVTEC)的方法,推导了直接采用双频载波相位观测量计算RVTEC的公式,对一般空间环境与电离层活动剧烈两种条件下L1L2、L1L5、L2L5三种载波相位组合计算的RVTEC进行了一致性分析,给出了通过三频载波相位观测数据计算电离层RVTEC的修正方法,比较了X射线太阳耀斑期间RVTEC与由传统方法计算的总电子含量变化率(ROT)响应,在双星串飞编队测高模式下对计算方法进行了应用.结果表明,L1L2、L1L5两种组合之间的一致性较好,由L1L2、L1L5组合计算的RVTEC的中误差约为0.004 TECu/s,RVTEC较ROT更能体现TEC变化的细节,在双星串飞编队测高模式下海面高梯度的计算中,电离层延迟之差可以忽略.

利用GPS三频观测值监测电离层TEC及其变化率

三频观测数据为监测电离层总电子含量提供了更多的观测值选择。在双频观测值估算电离层总电子含量的原理基础上,利用不同纬度地区的三频GPS观测资料计算获得了电离层总电子含量值及其变化率。分析结果表明:由于GPS接收机码间偏差的影响,不同频率间组合获得的电离层总电子含量结果出现较大的系统差异,使用不同频率组合获得的电离层TEC变化率有很好的一致性。

一次中等磁暴期间全球电离层TEC及ROTI指数变化分析

地磁暴发生时,电离层会有偏离平均水平的强烈扰动.基于全球电离层TEC及其时间变化率ROTI(Rate of TEC Index)数据,对2014年8月一次中等强度磁暴期间的全球电离层影响进行了分析,探讨了磁暴所引发电离层暴的可能机制.研究发现,本次磁暴伴随有明显的电离层暴效应.磁暴期间:南半球电离层以正相暴为主,北半球电离层暴则整体表现为短暂正相暴后长时间强的负相暴;电离层在北半球的下降比南半球强,并且这种下降持续了约一周时间;低纬区域电离层变化幅度明显小于中纬区域,高纬区域则主要表现为负暴效应;赤道北驼峰出现了明显的南移现象,直至磁赤道两侧双驼峰结构消失.对磁暴期间三个不同扇区的电离层ROTI变化的分析表明:欧洲—非洲扇区磁暴前有电离层闪烁发生,磁暴发生后消失,而东亚—澳大利亚及美洲扇区则无此现象出现.研究结果表明,此次磁暴期间的电离层变化存在明显的时间和空间差异.

一种基于GNSS数据的全球电离层不规则结构活动表征方法

针对如何利用GNSS(Global Navigation Satellite System)数据进行电离层扰动监测的问题,提出了一种基于GNSS数据表征全球电离层扰动的方法。利用大约400个GNSS地面站点的观测数据,计算总电子含量(Total Electron Content,TEC)变化率的标准差——ROTI(Rate of TEC Index)。将该计算结果作为扰动观测量,在纬度与经度的网格上投影形成1 h分辨率的ROTI地图。ROTI地图能够体现几千米到几十千米的电离层不规则体,分析2015年3月期间电离层平静和扰动剧烈时ROTI地图发现,这种大尺度的不规则体主要分布在高纬和低纬区域,磁暴期间ROTI地图会出现数值和扰动面积上的变化,ROTI地图在一定程度上能够表现全球电离层不规则结构的扰动。在此基础上提出了新的全球ROTI扰动指数(Global ROTI index, GROTI),分析结果表明高纬区域的GROTI与地磁指数Kp及AE指数存在良好的相关性。

X射线耀斑期间电离层VTEC的时变率

利用通过GEO卫星双频载波相位观测量计算电离层垂直总电子含量时变率（RVTEC）的方法，研究了RVTEC对太阳X射线耀斑的响应。根据载波相位观测方程，得到了RVTEC的计算公式。选取3个MGEX测站对2013～2015年间9次X级耀斑的观测数据进行了计算分析，主要结果包括：①x级耀斑期间RVTEC不一定发生明显的增大；②RVTEC与耀斑的级别、太阳天顶角没有绝对的对应关系；③所有X3．2级以下耀斑观测结果中RVTEC最大不超过0．03TECu／S。

基于TECR的GPS三频数据周跳探测方法研究

基于三频伪距相位和无几何相位组合周跳探测与修复的基本原理,分析电离层活跃期电子含量变化率的特点,提出削弱电离层影响的三频组合周跳探测与修复方案。实验表明,本文方法能够有效探测和修复电离层活跃观测条件下观测数据中的所有周跳,且周跳探测阈值较小,不存在敏感周跳。

磁暴环境下在线PPP服务系统性能评估

针对当前面向强磁暴环境的在线精密单点定位(PPP)服务性能缺乏必要的评估分析,基于全球171个站点的全球卫星导航系统(GNSS)观测数据,系统性地评估了加拿大空间参考系统精密单点定位(CSRS-PPP)、自动精密定位服务(APPS)及内特-迪弗(Net_Diff)3种在线PPP服务系统,在2017-09-08强磁暴环境下的动态PPP定位性能。实验结果表明:在电离层平静环境下,3种在线PPP服务系统的动态PPP定位精度均可达厘米级。在强磁暴环境下,CSRS-PPP动态PPP定位精度为厘米级,且随着电离层异常强度的变化,定位性能变化不明显;APPS出现了数米的定位偏差,最大可超过10 m;Net_Diff动态PPP定位性能优于APPS,但在强磁暴环境下仍会出现数米的定位偏差。与中、低纬地区的GNSS跟踪站不同,强磁暴引起的电离层异常主要影响高纬GNSS测站的观测数据,从而影响在线PPP服务系统的定位性能。统计结果表明,CSRS-PPP、Net_Diff、APPS动态PPP的均方根(RMS)平均值分别为0.043、0.538、1.291 m。建议GNSS用户在强磁暴环境下首选CSRS-PPP在线服务。