利用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值模型分析电离层变化

在GPS测量中,电离层延迟是一个比较重要的误差来源.对于单频接收机,由广播星历中提供Klobuchar模型参数进行电离层延迟改正;对于双频接收机,采用载波平滑伪距观测值计算电离层延迟改正.利用深圳市连续运行卫星定位参考站系统的双频观测数据,分别用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值两种方法计算深圳市5个CORS站上的电离层延迟值,对两种模型计算的电离层延迟值进行比较,分析深圳市电离层延迟的周日变化规律.     

电离层和对流层延迟对单频接收机定位的影响

针对电离层和对流层对GPS定位造成的影响,利用Klobuchar、Saastamoinen模型修正电离层和对流层延迟,在DSP+FPGA平台上实时接收卫星信号,并实现GPS定位。对比分析有模型修正与无模型修正2种情况得到的GPS定位结果表明,电离层和对流层延迟对定位结果的经纬度影响较小,对高度影响较大。     

电离层对GPS测量影响的理论与实践研究

随着GPS的发展与应用,对GPS误差源的研究更加精细、更加科学．电离层折射是GPS测量的主要误差之一,对此国内外通用的处理方法是用大气传播理论来建立电离层修正模型．文中就电离层影响进行研究,目的是建立电离层修正更为有效的方法．主要探讨了电离层对GPS测量影响的基本理论,系统地研究了双频观测值建立电离层延迟模型的理论和方法,并结合GPS双频观测值建立了单站VTEC模型．     

基于ARIMA 误差修正预测的Klobuchar 模型精化

为了提高目前传统Klobuchar 模型电离层延迟改正精度仅有50%~60%的修正率的现状, 提出一种基于ARIMA 误差修正预测的精化方法。 采用IGS 中心提供的电离层观测数据, 利用双频改正模型解算的电离层VTEC 值作为参考值, 使用ARIMA 模型对每个历元前8 天Klobuchar 模型和参考值之间的偏差值进行2 天的短期预测, 对Klobuchar 模型加以偏差预测改正数进行改进。 采用算例将参考值检验改进的A-Klobuchar模型的预报精度与Klobuchar 模型的预报精度进行对比, 结果表明: 改进后的A-Klobuchar 模型的精度明显高于Klobuchar 模型, 其总体预报精度达到了77. 17%, 能更显著地反映出电离层的周日变化特性。     

几种VTEC模型提取的GPS硬件组合延迟偏差比较

介绍GPS硬件组合延迟偏差概念及几种电离层竖向总电子含量VTEC模型,基于哈尔滨市连续运行参考站CORS网络的GPS双频观测数据进行建模,研究结果表明：不同模型的建模效果及提取的硬件组合延迟偏差存在差异;随着模型阶数的增加,拟合残差减小,则提取的GPS硬件延迟偏差较干净,建模效果较好;不同基站的模型提取的GPS硬件延迟偏差具有不同的稳定性和较大的差异,有待进一步研究.     

GPS精密定位数据分析和大气建模回顾与展望

归纳了用于GPS数据分析的大气建模方法。由于大气分布不均和不断的变化，尤其是大气中的水汽影响，使建立无线电信号路径延迟的精确模型在GPS高精度定位中非常必要。目前的路径延迟模型是参数估计及外部修正法。建议应用数值天气预报及其分析模型，以及空间探测仪器取代映射函数直接完成静水力学路径延迟修正。Raman激光雷达可用在各种天气条件下，作更精确的湿路径延迟的外部修正，其校准可用混合GPS数据分析法解决。     

GPS精密定位数据分析和大气建模回顾与展望

归纳了用于GPS数据分析的大气建模方法。由于大气分布不均和不断的变化,尤其是大气中的水汽影响,使建立无线电信号路径延迟的精确模型在GPS高精度定位中非常必要。目前的路径延迟模型是参数估计及外部修正法。建议应用数值天气预报及其分析模型,以及空间探测仪器取代映射函数直接完成静水力学路径延迟修正。Raman激光雷达可用在各种天气条件下,作更精确的湿路径延迟的外部修正,其校准可用混合GPS数据分析法解决。     

电离层延迟改正实例分析

介绍了利用双频GPS观测值建立电离层模型的原理和方法;利用某地的双频GPS观测资料分析了VTEC的变化。     

极区电离层GPS信号闪烁特征统计分析

对意大利高纬电离层闪烁监测网2004年全年的电离层闪烁数据进行分析,通过计算GPS信号振幅和相位闪烁在给定强度变化范围内的发生率,研究太阳活动低年GPS信号L1频标电离层振幅、相位闪烁的发生率及其时空分布随电离层总电子含量、不同季节的气候学变化特征。结果表明:在高纬地区,电离层相位闪烁比振幅闪烁更容易发生;在极盖区,相位闪烁的季节性特征较为明显;不同的电离层总电子含量变化率可导致产生不同类型的电离层闪烁。     

GNSS导航定位中电离层延迟改正方法

GNSS导航定位中电离层延迟是一个主要的误差来源,严重影响着导航定位的精度.因此需寻找一个恰当的电离层延迟改正模型,以削弱电离层误差带来的影响,提高定位精度.详细分析比较了目前常用的几种电离层改正方法,为不同需求用户提供参考.结果表明,基于IRI和Geogiadiou模型的电离层延迟改正结果均在60%以上,而Klobuchar模型在理想情况下可改正掉75%左右的电离层影响.在基于参考站电离层改正方法的几种内插模型中,LIM与LCM精度较高.     

Using the GPS observations to reconstruct the ionosphere three-dimensionally with an ionospheric data assimilation and analysis system (IDAAS)

Using an international reference ionosphere (IRI) model as a background ionosphere and applying the Kalman filter to update the state with observations, we develop an ionosphere data assimilation analysis system (IDAAS) to reconstruct a three-dimensional (3D) ionosphere with the GPS slant TEC and ionosonde data over east-south Asia. The preliminary results with the GPS data collected over east-south Asia on 30 June 2005 showed that inversed slant TEC has very good correlation with the observations both for the GPS sites being and not being involved in reconstruction. The inversed NmF2 and vertical TEC both demonstrate great improvement of agreement with those observed from ionosondes and TOPEX satellite independently.     

电离层总电子含量建模的最优观测值选择

观测量的精度对区域电离层总电子含量建模至关重要.介绍电离层总电子含量(TEC)的概念,讨论利用GPS双频观测数据反演TEC的方法和原理.通过对几种TEC计算方法的精度进行研究和分析,提出一种电离层总电子含量建模最优观测值的选取方法.     

电离层电波信号衰减的混沌时间序列预测

电波信号穿过电离层传播时,由于电离层的作用将使得电波信号产生一系列的失真.分析了传统混沌时间序列预测的理论和方法,并分析了电波信号穿过电离层的时间序列特征,发现该时间序列具有混沌时间特征,进而在传统的混沌时间序列预测的基础上,给出了一种更适合于电离层电波衰减时间序列预测的方法.同时,利用它预测了一组电波信号穿过电离层的时间序列特征,并分析了其预测精度.结果表明,利用修正的混沌时间序列预测方法预测的电波信号穿过电离层衰减的时间序列,其短期的预测效果很好.     

TIME-IGGCAS model validation: Comparisons with empirical models and observations

The TIME-IGGCAS (Theoretical Ionospheric Model of the Earth in Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences) has been developed recently on the basis of previous works. To test its validity, we have made comparisons of model results with other typical empirical ionospheric models (IRI, NeQuick-ITUR, and TItheridge temperature models) and multi-observations (GPS, Ionosondes, Topex, DMSP, FORMOSAT, and CHAMP) in this paper. Several conclusions are obtained from our comparisons. The modeled electron density and electron and ion temperatures are quantitatively in good agreement with those of empirical models and observations. TIME-IGGCAS can model the electron density variations versus several factors such as local time, latitude, and season very well and can reproduce most anomalistic features of ionosphere including equatorial anomaly, winter anomaly, and semiannual anomaly. These results imply a good base for the development of ionospheric data assimilation model in the future. TIME-IGGCAS underestimates electron temperature and overestimates ion temperature in comparison with either empirical models or observations. The model results have relatively large deviations near sunrise time and sunset time and at the low altitudes. These results give us a reference to improve the model and enhance its performance in the future. Supported by the KIP Pilot Project of CAS (Grant No. kzcx2-yw-123), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40636032 and 40725014), and National Key Basic Research Project of China (Grant No. 2006CB806306)     

STF-FDTD方法计算核电磁脉冲在电离层传播

电离层是一种色散介质，在处理色散介质中电磁波的散射和传播问题时，用移位算子处理有理分式法获得FDTD计算中电位移矢量D和电场强度E的时域递推关系。此外，核电磁脉冲可以用双指数脉冲表示，具有长的拖尾，与散射体的作用时间很长。采用散射传递函数(STF)法可以减少计算时间。最后，应用移位算子法结合STF—FDTD方法给出核电磁脉冲在电离层中传播的算例。     

Validation results of NmF2 and hmF2 derived from ionospheric density profiles of GNOS on FY-3C satellite

The first Global Navigation Satellite System Occultation Sounder(GNOS) which is compatible of both Bei Dou System(BDS)and Global Positioning System(GPS) was successfully launched into orbit onboard the Feng Yun 3 C satellite(FY-3 C) on September 23, 2013, and it has already gathered a large amount of ionosphere radio occultation(RO) data so far. However, the detailed analysis and validation of GPS ionosphere RO data have not been done up to now. Therefore, this paper discusses the configuration of the FY-3 C GNOS, the methods and results of GPS ionosphere occultation processment, the quality analysis of the GPS ionosphere RO products, and the precision consistency between the GNOS GPS ionosphere RO product and ionosonde data. The peak electron density(Nm F2) correlation coefficient is 0.97, the corresponding standard deviation is 16.08%. The peak value altitude(hm F2) correlation coefficient is 0.89, and the corresponding standard deviation is 23.79 km. The in-orbit operation of GNOS provides a basis data set for the monitoring, forecasting and research of ionosphere's space weather.     

电离层高频多普勒频移信息处理系统的开发

以Visual Basic为开发平台,借助于MATLAB数据处理工具,开发了一种简单、适用的电离层高频多普勒频移信息处理系统。它能够对来自于高性能数据采集卡的高频多普勒频移信息进行FFT分析、相关分析和功率谱分析;能再现历史记录;并能通过选择分析的时间段、频率偏移范围等参数,对特定的科学问题,在不同时间尺度下进行重点分析。     

基于宽带双向斜探测的电离层互易现象研究

通过观察宽带双向斜探测实验,发现了电离层信道参数互易特点的存在。在对实验现象分析后,认为电离层的生成过程产生了类似于线性零状态无耗的微波网络,并对中性大气的运动特点和线性零状态无耗网络进行了分析,初步对电离层的互易特性进行了解释。     

天波传播预测及辅助决策分析

通过对短波经电离层的E层、F2层传播后的场强仿真计算及最高可用频率(MUF)预测，提出了合理选择车载机动短波发射机的部署位置、工作时机和发射频率等要素，使短波通过E层或F2层反射后，到达预定接收点的场强最大。通过软件仿真预测和试验数据的对比，验证了仿真模型的合理性，为短波发射机的部署方案提供了较为合理的辅助决策建议。     

CAPS模拟器基带控制关键技术

以我国自主创新的CAPS(China area positioning system)导航定位系统为研究平台,提出了CAPS卫星信号模拟器的系统架构,给出了总体设计框图,对各模块的功能进行了划分和设计。针对CAPS导航系统的特点,开展了模拟器关键技术的研究,给出了相关参数的计算方法。利用已开发出的成型的CAPS模拟器进行测试,结果表明:本文的设计方法是可行的,该模拟器可以用于测试接收机的捕获、跟踪和定位性能等。