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．     

GPS长距离参考站间低高度角模糊度快速解算方法

提出了一种长距离全球定位系统(GPS)网络实时动态定位(RTK)参考站间低高度角卫星整周模糊度解算方法.利用L1,L2频率的观测值及严格的模糊度固定标准解算宽巷整周模糊度,将固定的宽巷整周模糊度与双频载波相位整周模糊度的整数线性关系作为约束条件,结合双频载波相位无电离层组合观测值估计双频载波相位整周模糊度和相对天顶对流层延迟误差,并搜索确定双频载波相位整周模糊度.利用固定模糊度的卫星大气延迟误差确定低高度角卫星的双频载波相位宽巷整周模糊度,将固定模糊度的卫星双频无电离层组合观测值与低高度角卫星双频无电离层组合值进行方程联立,同时利用低高度角卫星双差宽巷整周模糊度与双频载波相位整周模糊度的线性约束关系,进一步确定低高度角卫星的双频载波相位整周模糊度.使用实测的连续运行参考站(CORS)网GPS双频观测数据进行算法验证,结果表明:该方法可正确有效地实现参考站间低高度角卫星的载波相位整周模糊度的快速解算.     

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.     

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.     

基于双频载波相位组合的变形信息逐步精化方法

针对GPS动态变形监测,利用监测点位置精确已知的条件,提出了一种新的单历元变形信息解算算法,避开了整周模糊度的求解和周跳的探测与修复,极大简化了数据处理过程。针对较大的瞬时变形量,首先采用长波长的双频载波相位组合观测量进行求解,然后利用宽巷和L1载波相位观测量进行逐步精化处理,从而可以精确求解高达0.8 m的瞬时变形量。静态和动态实验结果表明,该方法可以达到±5 mm的精度,能够有效应用于快速变形监测。     

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静态定位在大坝变形监测中的应用

使用Topcon Hiper双频GPS接收机,对谭庄水库大坝各监测点进行多年观测,通过精密解算获得的水平位移和垂直位移量可达到毫米级乃至亚毫米级的精度,可对水库大坝较大变形进行预警,为大坝的稳定性、安全性和防洪决策提供了科学依据.     

山区静态GPS控制网拟合高程精度分析

GPS高程测量技术一直未得到充分应用。结合实践经验,利用多年来在工作中积累的GPS观测数据及高程测量数据,通过对GPS拟合高程与水准测量高程进行精度分析．为利用GPS高精度观测值加高程已知点来拟合求得待定点高程的理论提供了依据,从而达到用GPS技术代替低等级水准测量的目的。     

基于智能手机GNSS双频原始观测值的电离层延迟提取与分析

基于智能手机GNSS(全球导航卫星系统)观测值的研究主要集中于观测值质量分析和定位算法,在大气应用方面关注度则较为有限.本文基于全球首款支持GNSS双频信号的小米8智能手机和超短基线的Trimble Alloy测地型接收机,利用原始GNSS双频载波相位观测值,考虑连续历元间电离层变化较小从而进行观测值质量控制策略,评估...     

基于COMPASS实测数据的中长基线解算性能分析

基于北斗星座的双频基线解算和模糊度固定方法研究,可实现中长基线的快速精密相对定位,提高GNSS在障碍环境下的应用能力。文章对17.2至55.8 km长度的4条基线的GNSS多星座实测数据进行了基线解算,从各基线观测数据中分别提取不同时段长度的观测数据,对比分析了基于单COMPASS星座、单GPS星座以及GPS/COMPASS组合星座的基线解算结果。结果表明:在基线观测时段长度达到60 min及以上的情况下,基于单COMPASS星座的基线解算结果与单GPS系统解算的结果相比没有显著的差别,基线北/东/高分量的偏差大部分都小于2 cm,而在观测时段长度小于30 min的情况下,单COMPASS系统的基线解算精度低于GPS系统,基线北/东/高分量偏差达到分米级;在高卫星高度角条件(30°)下,单COMPASS系统解算的基线精度较单GPS系统低。     

区域单频GNSS用户经验电离层模型修正效果评估

模型修正是单频GNSS削弱电离层影响的主要手段之一,其修正效果一直备受人们关注。文章基于10个GNSS基准站2002、2004年88天实测双频数据,构建了反映电离层修正效果的修正指数CI（Correction Index）,定量地分析了三个常用经验电离层模型（Klobuehar,NeQuick,IRI2007）在中国大陆区域的修正效果,最后指出针对单频GNSS用户而言,IRI2007在中国区域的修正效果是最佳的。     

GPS电离层改正模型的评价

讨论了单频接收机的电离层延迟的改正和有关电离层的概况及对GPS信号的影响．对电离层的物理概况作了归纳，并就GPS信号在电离层的传播及其影响进行了探讨，总结了几种电离层延迟改正模型．最后集中讨论了克罗布歇的模型构建及其解算，对模型的优缺点进行了总结，并对电离层延迟改正模型作了评价与展望．     

高功率微波在低电离层中的自作用效应分析

文章对高功率微波(HPM)在低电离层中的传输特性进行了研究,分析了低电离层中HPM的自作用效应,推导了HPM在低电离层中传输的自作用因子和电场振幅同初始场强的关系,并进行了数值模拟。计算结果表明,在一定条件下HPM进入低电离层时,其振幅将趋于一个饱和值,本文估算出了HPM在低电离层中传输时的场强饱和阈值。     

Integrated precise orbit determination of Shenzhou Ⅳ unmanned spacecraft

Considering the characteristic orbit of Shenzhou Ⅳ spacecraft and the advantages and disadvantages of several types of domestic orbit measurements, a scheme of IPOD is determined, which uses GPS, SLR and USB observation data jointly plus precise ionosphere corrections to GPS observation data. IPOD system and mathematic models of OD are introduced. The results of different joint OD are analyzed using true observation data, and show that radial accuracy is better than 2 m.     

Integrated precise orbit determination of Shenzhou IV unmanned spacecraft

On Dec. 30, 2002, Shenzhou IV unmanned spacecraft was launched successfully. The orbital module of Shenzhou IV carries a radar altimeter for ocean dynamic research. In order to get valid and high precision sea surface topography (SST), errors including altimeter, propagation and orbit should be reduced or eliminated. The error budgets of main international oceanographic satellites show that the root-mean-square error (RMS) of orbit error accounts for 70% of the total error. So, orbit acc…     

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.     

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.     

电离层中电波线极化面旋转的分析与计算

卫星通信中,电波要穿过电离层,本文分析了电离层的张量介电常数,提出了电离层中电波线极化面旋转的计算方法,并将理论计算与实际测量值比较,二者吻合的很好。     

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.     

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。