子午工程二期GNSS电离层TEC与闪烁监测仪样机测试及数据对比分析

子午工程二期电离层TEC与闪烁接收机布网采用国产设备.经过连续3天的运行测试,本文以同台站同天线的国外对比设备PolaRx5数据为参考,对样机的数据进行质量评估.对于科学研究,数据的连续性和有效性,VTEC、幅度闪烁指数、相位闪烁指数这三项数据的精度是最重要的指标.本文根据科研场景设计了这些方面的数据比较标准,评估样机的数据质量,并对两种设备探测结果特征的原因进行了分析,为数据准确性的评估提供参考和借鉴.

GNSS电离层TEC和闪烁接收机监测软件设计与实现

全球卫星导航系统(GNSS)具备全球覆盖、高精度测量等优势,利用GNSS卫星信号进行电离层探测成为世界各国的重要发展方向。针对基于GNSS信号的电离层TEC和闪烁监测的设计要求,本文给出了GNSS电离层TEC和闪烁接收机监测软件的整体设计和详细设计,相关工作可为GNSS电离层TEC和闪烁接收机的研制提供较好的参考。

基于ROTI和AATR的测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁准确性分析

当前,第25个太阳周期已进入强活跃时期,能引发大量电离层不规则体,进而对使得穿行其中的GNSS信号产生电离层闪烁。这已成为影响GNSS全球稳定导航定位服务的重要干扰源。对全球电离层闪烁进行广泛且全面的监测是消除闪烁对GNSS干扰的重要前提,然而传统电离层闪烁监测接收机(ISMR)分布有限,无法满足闪烁全球监测需求;测地型接收机分布广泛,但从其低采样数据中提取的闪烁因子缺乏新太阳周期长时序监测数据验证,导致其闪烁监测可靠性存疑。为此,本文基于近3 a新太阳周期测地型接收机数据,以ISMR提供的闪烁因子为参考,从代表性空间天气事件闪烁响应、日闪烁发生率、闪烁持续时间概率分布、闪烁日发生规律及其随极昼、极夜、地磁指数的特征变化等方面,对比研究了两种测地型接收机电离层闪烁因子(即电离层总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR)监测北极高纬度区域电离层闪烁的准确性,并给出了ROTI和AATR在高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值。结果表明,ROTI和AATR均能较为准确探测到地磁扰动、太阳活动等因素驱动的区域电离层闪烁,并能有效表征电离层闪烁统计学上的日变化规律,但两种闪烁因子不能准确区分闪烁和电离层电子密度梯度变化,导致在电子密度梯度变化剧烈期间存在较高虚警。该研究成果可为准确选择区域电离层闪烁监测因子提供指导。

L波段电离层闪烁与TEC监测系统研制

介绍了我们研制的一种L波段电离层闪烁和TEC监测仪,并给出初步观测结果。文中提出了基于载噪比计算S4的方法和一种新的用TEC的标准差定义的闪烁活动指数。与GSV4004型GPS电离层闪烁和TEC监测仪在同一地点的对比观测表明,本文研制的监测仪测量得到的数据可靠,能够有效地监测电离层振幅/相位闪烁和TEC扰动现象。

1 Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证

电离层闪烁作为北极区域频发的一种天文灾害,会影响全球导航卫星系统(GNSS)时空服务,需对其进行有效的监测。监测电离层闪烁通常需要高采样频率(50 Hz)的电离层闪烁接收机,但其分布有限,难以提供较大区域(如北极区域)的全面监测。为此本文以1 Hz GNSS观测数据为基础,详细研究了利用大地测量趋势分离、精密单点定位和小波变换等技术提取载波相位观测值中电离层闪烁信号的相关经验参数和方法,构建了可用于监测电离层闪烁的相位闪烁因子,并利用加拿大高纬度北极电离层闪烁监测网络(CHAIN)提供的11个测站188 d的观测数据对其有效性和准确性进行了验证。结果表明,与常用的ROTI因子相比,本文所提出的闪烁因子与ROTI均能有效地探测到电离层闪烁的发生,但是本文提出的闪烁因子与电离层闪烁接收机直接给出的相位闪烁因子具有更好的相关性,尤其是在有强电离层闪烁发生的时段,这说明该闪烁因子具有更为优良的电离层闪烁监测能力。

基于GNSS技术的电离层闪烁实时监测系统设计与实现

设计与实现了一种基于GNSS技术的电离层闪烁实时测量与显示系统,该系统利用GNSS实时观测的原始幅度数据和相位数据。在研究电离层闪烁测量原理的基础上,利用C#语言实现对监测时段内GNSS信号的幅度闪烁和相位闪烁指数的实时监测分析,并且系统自动保存原始观测数据,可用于后期对电离层闪烁的大尺度详细分析。

2012年北大北京本校站电离层TEC和闪烁指数集

电离层总电子含量(TEC)和闪烁指数是电离层形态学研究的重要参数。基于二者描述电离层状态,对电离层研究有十分重要的意义。2012年北大北京本校站(116.30°E,39.99°N)电离层TEC和闪烁指数是根据GPS伪距及载波相位观测数据、信号功率、信噪比获得的。该数据集包含电离层垂直TEC、幅度闪烁指数和相位闪烁指数。通过这一数据可以得到电离层TEC同太阳活动、磁暴、电离层暴之间的关系,以及电离层不规则体的逐日变化和暴时特征。本数据集能够为我国众多空间环境相关的研究与工程项目提供数据保障。

iGMAS全球电离层延迟模型及并行计算策略

针对全球电离层延迟建模中传统串行处理方法效率低等问题，研究了基于全球分布的IGS跟踪站和iGMAS跟踪站观测数据实现全球电离层建模并行解算的基本方法、流程及策略。在Bemese软件基础上研制了一套iGMAS全球电离层延迟建模软件。为了验证并行解算方法的正确性和计算效率，利用全球200个左右IGS跟踪站和6个iGMAS跟踪站2014-08-20—2014-09-06共7周的观测数据，解算了快速电离层TEC格网。与IGS，CODE以及ESA最终电离层格网比较，结果表明：基于该方法解算的快速电离层TEC格网，与CODE，ESA以及IGS最终电离层TEC格网的互差，统计不同纬度带内偏差的均方根误差，全球范围内偏差的均方根误差均在1．5～2．5TECu之间，南北半球高纬度地区在0．5～1．5TECu之间，所有地区均优于5TECu，整体精度与IGS，CODE以及ESA最终电离层TEC格网精度产品相当。

卫星导航可用性监测技术

随着全球卫星导航系统(GNSS)的不断完善和在各领域的不断推广运用,导航系统的重要性日益增大,导航系统是否可用,直接影响到用户的体验甚至用户的安全.本文论述了卫星导航系统可用性监测相关技术,主要从卫星系统完好性监测、电离层闪烁监测技术和电磁环境监测三个方面分别进行论述.

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.

司南电离层监测机精度分析

电离层闪烁对GNSS监测精度和数据通信质量具有很大影响,因此,电离层监测机的研究必不可少。电离层监测机能够对电离层闪烁进行监测。目前国内已经对电离层闪烁监测进行了大量研究,使用电离层监测机监测电离层闪烁的精度上已经有很大提升。为了衡量国内司南电离层监测机的性能,该文将司南电离层监测机与Septentrio PolarRx5s电离层监测机进行对比。在GPS系统和BDS系统下分别对比2种监测机监测的电离层幅度闪烁和相位闪烁参数变化。