武汉大学IGS电离层分析中心全球电离层产品精度评估与分析

2016年2月,武汉大学卫星导航定位技术研究中心(Wuhan University,WHU)正式成为新的国际GNSS服务组织(International GNSS Services,IGS)电离层联合分析中心(Ionosphere Associate Analysis Center,IAAC).本文首次系统地评估和分析了武汉大学IGS电离层分析中心自2016年日常化运行以来(2016年1月到2018年9月,太阳活动低年)的全球电离层产品的精度,并与其他六家IAACs(CODE、JPL、ESA、UPC、EMR和CAS)进行了比较分析.结果表明:WHU的全球电离层产品能够长期稳定且有效地监测全球电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的时空变化;和IGS综合全球电离层产品比较,WHU的模型均方根误差和CODE、JPL相差不大,均值约为1.4 TECU,产品一致性优于其他IAACs;和GPS实测电离层TEC比较,WHU的模型内符合精度和CODE基本相当,均值约为1.4 TECU,且与电离层活动水平和地理纬度存在显著的相关性;和Jason-2测高卫星VTEC比较,WHU的全球电离层产品的系统性偏差均值约为-0.7 TECU,在不同纬度约为-3.0到1.0 TECU,且与地理纬度存在近似抛物线函数的关系;WHU的模型外符合精度和CODE、JPL以及CAS基本一致,均值约为2.9 TECU,且在中高纬度地区优于低纬度地区,北半球优于南半球.

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.

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.

IGS昆明站数据质量评估分析

利用UNAVCO Facility开发和研制的TEQC数据分析处理软件对2011年1月～2012年5月IGS昆明站采集的数据总量、数据有效使用率、周跳、多路径效应、卫星信噪比及电离层延迟等方面进行统计和分析.得出的结论是：不同月份间IGS昆明站数据反映出不同的特点,可为昆明地区从事GPS高精度数据采集提供参考.

不同IGS产品精密单点定位性能分析

精密单点定位(PPP)依靠IGS分析中心发布的精密星历和钟差产品进行高精度绝对定位,由于IGS最终精密星历的发布有2~3周的延迟,无法满足高时效的生产需求,而不同的分析中心则会在1~2 d之内发布快速精密星历,因此对不同分析中心发布的快速精密轨道和钟差产品精度进行研究,并通过静态和动态精密单点定位实验验证分析,旨在实际应用中根据需求选择对应分析中心的精密产品。结果表明,不同分析中心的精密轨道和钟差产品精度存在差异,其中IGR最优,GFZ与EMR稍差;精密单点定位实验中,EMR、ESA、GFZ产品收敛速度快、定位精度高,ESA整体定位性能最优。

不同IGS精密产品对PPP收敛速度影响分析

精密单点定位(PPP)是一种新型定位技术并广泛应用,如卫星的精密轨道确定、高精度导航服务、大地测量与航空摄影测量、地震预测、空间大气探测等领域。与RTK技术相比,目前精密单点定位存在一定的瓶颈,其收敛速度较慢,对精密单点定位的市场应用和市场推广均产生了不利影响,因此分析精密单点定位收敛速度的影响因素变得十分重要。IGS各家的分析中心具备卫星的精密轨道确定和精密钟差的解算能力,能够给用户提供免费的服务产品,其中部分分析中心还提供了不同采样间隔的精密产品。本文详细分析了不同分析中心以及不同采样间隔的精密产品对PPP收敛速度的影响,并得出了一些结论。

基于COSMIC的电离层掩星最小二乘反演算法

使用COSMIC数据分析和管理中心(COSMIC data analysis and archive center,CDAAC)提供的level 1b数据中的掩星事件表和观测路径上的绝对电子含量资料,在假设电离层各层电子密度相同的前提下,对Abel积分公式进行离散化,并使用最小二乘方法求解。其结果与COSMIC所提供的电离层廓线产品符合度较高,且二者的绝对误差的平均值和标准差分别为-1.52×103el/cm3和6.61×103el/cm3,相对误差的平均值和标准差分别为0.5%和2.9%。所使用的方法计算简便,并且精度与COSMIC产品一致。