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。

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。

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。

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.

利用北斗系统的电离层格网信息计算电离层延迟的方法

根据北斗系统(BDS)中的D2导航电文中所提供的电离层格网信息的结构和特点给出了一种能自动确定穿刺点四周格网点编号的方法,并以北斗的实测数据为例证明了该方法的正确性和可行性,从而实现了利用BDS的D2导航电文在增强区域中自动完成观测值的电离层延迟改正的计算方法,并能够为北斗系统的单频接收机用户提供服务。

基于陆态网和IGS站联合数据的中国区域电离层建模方法

为了提高中国区域电离层垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)建模的精度,减少区域建模边缘误差,利用中国地壳运动观测网络(Crustal Movement Observation Network of China,CMONOC)和国际GNSS服务组织(International GNSS Service,IGS)GPS数据联合进行电离层建模,并对中国区域电离层建模策略进行定量考察,对比给出各类建模策略对中国区域电离层建模精度的影响,从而给出更符合中国区域的电离层建模方式。将建模后的结果同IGS中心的全球电离层格网产品进行比对,结果显示:基于本文方法对中国区域电离层建模的结果精度更高,与IGS数据中心发布的电离层格网产品相比误差平均值为1.2109 TECU,与卫星实测电离层TEC的内符合精度误差为1.050 TECU。说明利用联合数据建模能一定程度上提高中国区域建模的精度,同时减少区域建模边缘的误差。

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.

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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

GPS与北斗电离层延迟误差对比分析

在GPS与北斗的多系统定位中,使用双系统双频接收机,影响电离层延迟精度的主要因素是各系统导航电文中的电离层参数。由于电离层参数的不同,采用同一电离层时延模型计算得到的电离层延迟结果互不相同,造成时延精度的差异。利用GPS/北斗接收机进行观测,得到两系统的电离层参数,通过模型计算两系统在垂直方向的电离层延迟TEC,并将同一时刻、同一区域内的IGS电离层的TEC作为参考值来计算两系统的电离层时延精度。实验结果表明,GPS与北斗导航电文中的电离层参数存在较大差异,使得在同一地区、同一时刻两系统的计算结果出现较大差异,利用IGS参考值求其时延精度,GPS的电离层延迟精度较北斗系统要高。

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。

基于C#的三维电离层模型投影矩阵的计算

叙述了格网电离层模型的建立原理和数学模型,重点探讨了确定三维电离层模型投影矩阵的计算方法和过程。借用某一区域CORS站的数据,利用C#语言实现了三维电离层模型投影矩阵。

基于多项式的区域电离层建模精度分析与验证

以2015年4月25日GNSS双频观测数据,基于电离层多项式模型建立区域电离层格网模型,分析了模型阶数和卫星截止高度角等因素对我国区域上空电离层的建模精度及时间的影响。由插值函数计算出9个GNSS跟踪站在不同模型下的天顶方向总电子含量,并与其实测数据比较,以评估所建模型的精度与可靠性。结果表明,模型的阶数对建模的精度和时间有影响较大,截止高度角影响较小;建模结果与实测、中国地震局、JPL分析中心发布的数据变化趋势相符;所建模型与其它两模型相比提高了模型的改正率和建模的精度。

中国地区不同区域电离层时空频域特性分析

利用中国区域电离层格网数据,采用频谱分析方法研究中国不同区域的电离层周期差异和极值差异,并采用电离层梯度计算法分析不同区域的电离层小尺度时空变化特性。结果表明:1)相比北方区域,南方区域电离层周期性特征更为明显;2)经度变化为5°时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在-10~10 TECu之间;纬度变化为2.5°时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在-20~20 TECu之间,南北部空间变化特性差异较大,东西部差异较小;3)时间间隔为1 h时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在5~25 TECu之间,南北方时间变化特性差异较大,东西部差异较小,但随着时间间隔增大,东西部时间变化特性差异逐渐明显。研究结论可为中国区域的实时电离层建模工作提供理论参考,同时对中国区域的电离层时空变化、电离层磁暴监测研究有一定参考意义。