电离层延迟

摘要： 高精度位置服务依赖模糊度正确固定的载波相位观测值,而复杂环境的相位周跳和中断给模糊度固定和数据处理带来了巨大挑战。北斗三号系统向全球播发四频和五频信号,为提升周跳处理性能提供了机遇。本文建立了探测多频超宽巷周跳的伪距-相位无几何组合模型,以及探测窄巷周跳的相位-相位无几何组合模型,并以周跳探测成功概率最大为准则确定了多频最优超宽巷和窄巷组合。由于电离层延迟制约了数据中断和电离层变化剧烈情况下的窄巷周跳探测,进而建立了顾及电离层延迟的窄巷周跳探测滤波模型。试验结果表明,对30 s采样间隔,基于无几何组合模型探测周跳的成功率均优于96%;对于3 min的数据中断,基于无几何组合模型的周跳探测成功率仅为70%,但补偿电离层延迟的滤波模型将成功率提升至95%以上。

摘要： 针对同时估计电离层延迟导致的单频精密单点定位解算秩亏问题,提出了一种附加历元间约束的多历元递推算法。该算法根据无周跳时前后历元模糊度不变的特性,在每一组多历元联合数据解算时,每颗卫星只设置一个模糊度参数,不需要外部先验信息约束即可解决秩亏问题。另外,本文算法同时考虑了参数及观测值之间的时间相关性,采用附加约束的平方根信息滤波对部分参数进行历元间约束,克服多历元算法的病态性,提高了算法的可靠性。试验采用全球分布的15个IGS跟踪站14 d的数据,静态定位精度优于3 cm,仿动态解约为1.5 dm。与同时估计电离层延迟的单频PPP方法相比,收敛速度提高了24%,与双频无电离层组合PPP的收敛速度基本一致,定位精度提高了30%,高程分量定位精度提高更为明显。

摘要： 低成本消费级GNSS芯片相较于传统测绘级接收机在体积、功耗等方面具有突出优势,在未来无人驾驶、物联网等新兴应用领域具有极大潜力。然而当前低成本GNSS芯片的观测量存在非常严重的噪声和误差,为了改善观测质量,低成本芯片正逐渐从单频向多频过渡。首先调研了目前低成本GNSS接收机对多频信号的支持情况,然后介绍了北斗三号多频观测在电离层延迟和整周模糊度估计等方面的应用。通过对真实数据的采集和分析,针对当前原始观测量存在的诸多问题,提出了具体的预处理方案,并在此基础上开展了信号强度、电离层和模糊度实验。实验结果表明,基于华为Mate 40手机的低成本GNSS方案的北斗三频电离层延迟估计误差的均值为-2.97m,三频整周模糊度估计的成功率达93.8%,相较于单频整周模糊度估计的3.11%成功率有显著提升。

摘要： 以Jason-2和Jason-3编队飞行阶段观测数据为对象,研究了测高卫星之间关键参数值的一致性,分析了与载荷性能相关的湿对流层延迟改正(R_(wet))、电离层延迟改正(R_(iono))、海况偏差改正(R_(ssb))以及有效波高(H_(s))等4项参数值的异同。给出了双星测量点之间的匹配方法,统计了双星不同参数项差值(Jason-3-Jason-2)的均值与标准差,在23个周期的编队飞行阶段,双星之间ΔR_(ssb)、ΔR_(iono)、ΔH_(s)变化平稳,反映出相应载荷测量的稳定性,ΔR _(wet)在后9个周期大致稳定。两颗卫星之间电离层延迟存在约5.6 mm的均值系统差,在相关应用中应予以考虑。对于我国自主组网式测高卫星系统,本文分析过程能够应用于其载荷性能评估,一致性分析结果能够为星间载荷性能比较提供参考。

摘要： 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。

摘要： 【目的】网络RTK(Real Time Kinematic)技术仍是目前实现实时动态高精度定位的重要手段之一,其顺利实施的关键在于正确固定参考站间整周模糊度及解算空间相关误差。【方法】本文重点对基线间大气延迟提取方法进行研究:选择利用卡尔曼滤波器直接估计参考站网络内各基线间单差模糊度、单差电离层延迟、非差对流层延迟的数据处理策略,旨在减小通过几何无关组合反算大气延迟时引入的噪声和其他残余误差的影响,为网络RTK空间误差建模研究提供了新的单差数据形式。【结果】利用实时流数据验证了上述模糊度固定及大气延迟提取算法的正确性,对比了不同电离层延迟提取策略,进行了用户定位测试。【结论】结果表明:采用直接估计大气延迟的方法提取的电离层延迟的变化相对更平稳、更符合电离层延迟短时变化特性且计算效果受卫星高度角的影响很小,用户可快速实现实时厘米级定位,具有较好的适用性。

摘要： 为了对比空间站和导航卫星共视的性能差异,深入分析影响共视性能的主要误差源特征,推进共视技术进一步发展,以对共视时间比对基本原理的分析为基础,从系统设计和关键误差源影响两个方面对比分析空间站和导航卫星共视的差异。理论研究结果表明,不同于导航卫星共视,轨道误差是影响空间站共视精度进一步提升的主要因素;此外,空间站共视还需考虑地球引力时延等精细误差的影响。最后,设计并实施了仿真实验和实测实验,通过实验数据进一步对比两者的性能差异。实验结果表明空间站和导航卫星共视各有利弊,虽然空间站共视的服务区域和连续性逊于导航卫星共视,但可以实现的共视精度至少比导航卫星高一个数量级。

摘要： 为进一步改正电离层延迟,在研究分析Klobuchar模型电离层模型的总电子含量误差时发现其存在着一些周期性规律信息。针对这些误差信息,提出了利用K-折交叉验证方法优化广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)径向学习速度,并建立基于Klobuchar模型的总电子含量误差补偿模型,对这些误差信息进行预测和补偿。试验结果表明,优化后的误差模型对不同地区和不同季节下电离层电子含量误差具有较好的预报精度和拟合效果。利用该模型对Klobuchar模型进行误差补偿,可将该模型总电子含量预报误差减小32%-90%,提高了改正精度。

摘要： 基于陕西省北斗地基增强监测站数据,利用4阶球谐函数建立了陕西区域电离层总电子含量(TEC)模型,生成区域TEC格网产品.实验结果表明:以欧洲定轨中心(CODE)全球电离层图(GIM)产品作为参考,利用BDS-3数据获得的陕西区域北斗电离层产品精度为2.54 TECu,与CODE产品标称精度相当.在单频精密单点定位(SF-PPP)性能方面,BDS-3区域电离层产品可以提升定位精度35%,优于CODE全球电离层产品改正效果(27%).综合而言,BDS-3单系统在区域电离层建模方面具备较为优异的性能水平.

摘要： 频间偏差(Inter Frequency Bias,IFB)通常会给电离层延迟的解算带来误差.目前从电离层延迟中消除频间偏差的方法是基于GPS双频观测数据建立垂直电离层模型,利用卡尔曼滤波实时估算电离层模型系数和频间偏差.然而滤波过程中的测量噪声协方差矩阵没有考虑系统观测量之间的相关性,这会导致滤波模型不准确,进而影响最后求解的电离层延迟的准确性.本文选取了美国19个参考站的GPS双频观测数据,利用卡尔曼滤波实时估算电离层模型系数以及频间偏差.在滤波过程中,通过将先验频间偏差的估计方差引入测量噪声方差,实现对测量噪声协方差矩阵的优化.计算结果表叽优化后得到的卫星频间偏差与欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)得到的频间偏差更接近.将优化后的电离层延迟代入伪距解算,得到的位置误差的标准差在东向和天顶向分别下降了12.5％和15.4％,天顶向误差平均值下降了17.6％,定位精度得到提高.

摘要： 基于北斗三频,对影响TCAR方法中模糊度固定的电离层延迟进行了深入分析,发现测站间基线长短和差分卫星间水平距离都能够影响电离层延迟误差,并应用实测的北斗三频数据进行了验证.实验结果表明,较大的差分卫星间水平距离会导致较大的电离层延迟误差,因而会降低模糊度固定的成功率;而较小的差分卫星间水平距离会带来较小的电离层延迟误差,这有利于提高模糊度的固定成功率.

摘要： 随着全球跟踪站不断增加、观测数据不断增多,不可避免的会出现质量较差的数据,进一步影响解算电离层延迟的精度.针对这种情况,本文基于GNSS数据质量控制的目的来计算电离层延迟,并进行相关性分析.通过iGMAS提供的数据进行实验,结果表明:该方法获得的数据质量参数与电离层延迟有一定的相关性.

摘要： 本文利用全球230个IGS基准站的双频观测数据,采用载波相位平滑伪距的方法,在日固地磁系下用15阶次的球谐函数建立全球电离层模型,监测全球电离层总电子含量变化,求解卫星和接收机硬件延迟.解算得单位权中误差为3.1TECU,将建模结果与CODE产品相比,RMS优于4TECU,卫星DCB的精度优于0.6ns,接收机DCB绝大部分偏差在1ns内.实验表明,用该方法建立全球电离层模型是可靠的,精度与CODE分析中心在北半球相当,在南半球稍差,可以在一定程度上满足GNSS单频接收机的电离层延迟改正。

摘要： 电离层延迟是GNSS导航定位的重要误差来源之一,Klobuchar模型和双频改正模型(载波相位平滑伪距模型)是目前消除电离层误差普遍适用的两种模型.利用国际GNSS服务(IGS)和连续运行参考站(CORS)的原始观测数据,通过TEQC和Matlab处理数据建模实现电离层延迟解算.以双频改正模型的解算值作为参考,分析Klobuchar模型的改正效果,验证模型的可靠性.最后,以双频改正模型解算的电离层电子含量的结果为依据,分析电离层变化情况、异常原因以及电离层电子含量时间域和空间域的相关性.

摘要： 电离层总电子含量(TEC)是研究电离层延迟的重要关键信息.在观测值域,传统的做法是通过双频的载波相位平滑伪距观测值提取得到电离层TEC.在参数值域,可以通过非组合精密单点定位(UPPP)方法将电离层延迟参数化,估计其参数值提取得到电离层TEC.针对这两种方法,选取IGS测站连续三日的GPS、GLONASS、BDS双频观测数据,分别使用非组合PPP和传统载波相位平滑伪距方法进行了电离层TEC提取,并将获得的TEC曲线与全球电离层格网(GIM)内插得到的TEC曲线进行对比.实验结果表明,使用GPS、GLONASS、BDS三系统数据两种方法获取的电离层TEC值较为接近,平均差异为2.6、2.0、3.3TECU,且都与GIM内插TEC曲线变化趋势一致.三个系统使用非组合PPP估计所得电离层TEC值与GIM内插结果平均差值分别为6.1、3.9、4.8TECU.对连续三天的TEC曲线进行分析,结果表明利用两种方法提取得到的TEC都能很好地反映电离层日变化趋势.

摘要： 本文分析了已有的一些应用于单频PPP的消电离层方法。同时，基于非差非组合观测模型，考虑了电离层延迟的时间域和空间域特性，附加了相关约束，提出了一种兼顾函数模型和随机过程的电离层参数化方法，并且利用傅里叶分析，精化了函数模型部分，利用全球分布的IGS站的数据，验证了电离层延迟可以被分解为一个确定性的函数模型部分和一个随机部分。

摘要： 本文对常用的四种大气内插方法的基本原理和方法进行了详细的分析,并利用天津CORS网数据进行实验论证,分析比较了各模型之间的内插精度.实验结果表明,在中纬地区,LCM模型和LSM模型精度较高,DIM模型精度最差;此外,针对电离层延迟的时空建模存在不确定性,建立了一套附有监测网的大气误差区域建模实时监测系统,并在该监测系统的基础上提出了一种基于电离层内插不确定性的加权方法,利用计算得到的电离层残差内插不确定性指标(Ionospheric Residual Integrity Uncertainty,IRIU)取代传统的高度角定权方式.实验结果表明,使用新提出的IRIU定权方式,定位精度较传统高度角定权方式提升10％左右.

摘要： 在BDS(北斗卫星定位系统)中广泛应用的线性组合包括不同类型及同一类型不同频率的观测值组合,以更好地消除或削弱电离层延迟、对流层延迟、多路径效应和观测噪声的影响.本文重点研究各观测值(或信号)的组合,以降低电离层延迟、对流层延迟、观测噪声等对BDS定位精度的影响,并以整数线性变换理论为基础,通过MATLAB模拟分析,筛选出优秀的组合系数,分析它们可能的应用,可为BDS应用提供参考.

摘要： 基线解算是GPS测量中关键的环节,影响基线解算质量的因素有:起算点坐标,卫星高度角,电离层传播延迟等多种因素.从卫星星历、起算点坐标、电离层延迟、对流层延迟、解算软件5个方面进行了讨论,在讨论它们对基线解算影响的基础上,形成了有益结论.

摘要： 本文利用IGS中心提供的中、低纬度地区平静期、活跃期观测数据,通过Klobuchar模型与双频观测模型解算TEC值.采用Holt指数平滑模型对每个历元前6天两种模型差值进行1天预测,利用预测所得差值对Klobuchar模型第7天的TEC值进行改进.实验结果表明,无论在电离层活跃期还是平静期,改进模型改正效果比基本模型有显著提升,改进模型能更好地反映电离层变化特性,尤其是夜间电离层变化特性.

摘要： 本发明提供一种用于大幅度电离层闪烁的电离层闪烁监测系统，通过结合载波跟踪环路和码跟踪环路，延长整个系统的相关积分时间，从而能够实现对大幅度电离层闪烁造成严重衰弱的GNSS信号持续不间断的跟踪，完成对大幅度电离层闪烁的监测。

摘要： 本发明提供了基于电离层电子密度的GNSS掩星电离层残差修正方法及系统，所述方法包括：对GNSS掩星原始观测数据和电离层vTEC maps数据进行预处理，获取GNSS掩星几何数据和电离层数据；基于GNSS掩星几何数据、电离层数据和三维NeUoG电离层模式，计算“入射线”和“出射线”侧电离层穿刺点位置的电子密度廓线；基于GNSS掩星几何数据和电子密度廓线，计算弯曲角电离层残差廓线。本发明的GNSS掩星电离层残差修正方法及系统可用于单个GNSS掩星事件大气参数反演中，来削弱电离层残差的影响，从而得到较高精度的GNSS掩星弯曲角廓线，高效可靠。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层经向变化特征的电离层建模方法，所述方法包括以下步骤：S01、获取沿经线分布的带状区域内的CORS基站观测数据，根据CORS基站高精度坐标和IGS发布的高精度卫星轨道、钟差等信息估算不同CORS基站在同一时刻观测同一GNSS卫星时，得到的穿刺点处电离层电子密度信息；S02、将步骤S01中获取的电离层电子密度信息按照时间进行分组，得到时序排列的带状区域内电离层穿刺点电子密度信息，对每个时刻的电子密度信息分别进行拟合得到所述带状区域内不同时刻的电离层电子密度模型。以解决现有技术为了获取高精度电离层模型需要建立密集的CORS基准站，造成财力物力的浪费的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层垂直探测数据的突然电离层骚扰事件识别方法，包括如下步骤：步骤1，收集整理发生在我国白天时段的M5.0级历史太阳耀斑爆发期间各电离层观测站fmin、foF2数据；步骤2，计算各电离层观测站对应时刻fmin与foF2数据的比值，统计分析fmin/foF2的分布情况，确定各电离层观测站位置电离层吸收程度的不同强度级别；步骤3，确定突然电离层骚扰事件的强度级别。本发明所公开的突然电离层骚扰事件识别方法，利用电离层垂直探测电离图最低回波频率和电离层临界频率，计算出表示电离层吸收程度的吸收指数，可简单直接表征某个区域电离层吸收程度，可为短波等电子信息系统提供我国不同地区的电离层吸收程度信息。

摘要： 本发明属于GNSS精密数据处理技术领域，具体公开了一种融合多源电离层观测数据的高精度电离层建模方法，采用对应的方法提取电离层穿刺点处的多源实测电离层数据，随后使用对应的电离层投影函数将电离层斜延迟转换为电离层垂延迟，并使用单层“归一化”法将对多源电离层观测数据进行“归一化”处理与地基GNSS电离层数据具有相同的探测范围，随后使用赫尔默特方差分量估计法估计融合“归一化”后的多源电离层观测数据的电离层建模参数并生成的电离层格网产品。本发明给出了融合多系统GNSS及多源电离层观测数据构建高精度电离层模型的方法，以提高全球电离层模型在测站稀少地区的精度及GNSS单频用户的定位精度。

摘要： 一种结合电离层层析技术的电离层TEC组合预测方法。其包括利用电离层层析算法求取预测区域的电离层电子密度、计算垂直方向的总电子含量VTEC，利用IRI模型计算预测区域的VTEC；基于上述两种VTEC构建组合预测模型，实现模型训练，模型预测、模型测试结果以及模型的精度分析；本发明效果：首先利用长短期记忆LSTM模型对层析垂直总电子含量VTEC进行预测，进一步利用BP神经网络对LSTM模型与IRI模型的预测结果进行非线性拟合，由此改善了单一预测模型的弊端，较好地实现了对电离层垂直总电子含量VTEC的时序预测。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层空间相关性实现的GNSS电离层延迟修正方法，其中，所述方法包括：电离层延迟空间分布统计；电离层延迟空间相关性函数估计；电离层网格模型估计；用户测量伪距电离层延迟修正。本发明的目的在于提供一种利用电离层空间相关性实现的卫星导航区域增强系统电离层延迟修正方法，该方法利用中国区域GNSS电离层环境观测数据，建立描述电离层延迟空间相关性的模型，并利用电离层延迟空间相关模型进行电离层网格点和用户伪距测量中的电离层延迟估计。

摘要： 本发明公开了一种基于多尺度剖分的电离层层析技术和电离层延迟改正方法，将区域电离层的三维空间按不同的“像素”尺度进行剖分，由此得到了多个不同的单尺度电离层层析模型，将这些模型的未知变量进行统一解算，并根据不同的权重因子，最终加权得到多尺度层析模型的解，重构区域的电离层电子密度分布，获得区域的电离层延迟。本发明重构的电离层空间活动规律拟合程度高，时效性强，使用方便；根据本发明获取的区域电离层延迟量解算结果精度高，使得CORS测量成果的应用范围扩大。经过大量工程实例应用结果分析，经本发明重构的电离层电子密度分布较之传统的单尺度电离层层析模型更加平滑和合理，且电离层延迟改正精度平均提高了30%。

摘要： 本发明公开了一种基于电离层空间相关性实现的GNSS电离层延迟修正方法，其中，所述方法包括：电离层延迟空间分布统计；电离层延迟空间相关性函数估计；电离层网格模型估计；用户测量伪距电离层延迟修正。本发明的目的在于提供一种利用电离层空间相关性实现的卫星导航区域增强系统电离层延迟修正方法，该方法利用中国区域GNSS电离层环境观测数据，建立描述电离层延迟空间相关性的模型，并利用电离层延迟空间相关模型进行电离层网格点和用户伪距测量中的电离层延迟估计。

摘要： 本发明公开了一种基于多尺度剖分的电离层层析技术和电离层延迟改正方法，将区域电离层的三维空间按不同的“像素”尺度进行剖分，由此得到了多个不同的单尺度电离层层析模型，将这些模型的未知变量进行统一解算，并根据不同的权重因子，最终加权得到多尺度层析模型的解，重构区域的电离层电子密度分布，获得区域的电离层延迟。本发明重构的电离层空间活动规律拟合程度高，时效性强，使用方便；根据本发明获取的区域电离层延迟量解算结果精度高，使得CORS测量成果的应用范围扩大。经过大量工程实例应用结果分析，经本发明重构的电离层电子密度分布较之传统的单尺度电离层层析模型更加平滑和合理，且电离层延迟改正精度平均提高了30%。