WAAS系统下单频GPS用户电离层延迟改正新方法

对于现有WAAS等差分GPS系统而言,在电离层活动激烈及系统不能正常发送或用户无法正常接收电离层延迟改正信息时,如何确保其所服务区域内单频GPS用户的电离层延迟的实时改正效果,是需要进一步解决的问题。本文提出一种能够同时克服这些不足的单频GPS电离层延迟实时改正方案,并用算例初步验证了其有效性。     

确定卫星与接收机信号延迟偏差的新方法及其应用

单频ＧＰＳ接收机用户通常需要进行电离层延迟改正,电离层延迟改正量通常来源于电离层延迟改正模型或双频ＧＰＳ基准站信息,后者即是利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数,求解电离层延迟改正量。利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数,一个关键总是是去掉卫星与接收信号延迟偏差。     

三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法

多频测距系统可以借助多频观测数据削弱电离层延迟的影响,但多频改正算法在改正电离层延迟项的同时会不同程度地放大多路径误差、观测噪声等伪距误差的影响。其中利用三频数据可以将电离层延迟改正至二阶项,也可以只改正至一阶项,分别称为三频二阶改正和三频一阶改正。首次推导了利用三频观测数据削弱伪距中多路径效应和观测噪声等误差的算法,使三频电离层延迟改正中伪距误差的影响大大减小。通过对三频实测数据的处理和分析验证了算法的有效性并给出了一些有益的结论和建议:在利用三频观测数据进行电离层改正时,首先改正伪距中的多路径误差和观测噪声,然后采用三频二阶改正算法将电离层延迟改正至二阶项,将有效提高伪距改正精度。如果不能有效削弱这些误差的影响,宜采用三频一阶改正或双频改正。     

单频精密单点定位观测模型和电离层处理方法比较

利用单频码、相位和GRAPHIC组合3个观测量的两两组合可以构造3种单频精密单点定位观测模型:基于码和GRAPHIC观测量的C-G模型,基于GRAPHIC和相位观测量的G-P模型和基于码和相位观测量的C-P模型。针对电离层延迟改正问题,考虑了最高精度的模型改正方法——IGS格网电离层改正和估计电离层延迟参数两种方案。采用全球分布的15个IGS监测站16d的数据和一组机载动态GPS数据进行解算实验。结果表明,不同观测模型和不同的电离层延迟处理方法,定位效果有明显差异。     

中国区域电离层延迟改正模型建立方法的研究

电离层是影响卫星导航定位的主要误差源之一,建立电离层延迟改正模型对提高卫星导航定位的精度是十分必要的,本文采用球谐函数对中国区域电离层延迟改正模型的建立进行了研究,并分析了模型的精度。     

电离层延迟修正方法评述

电离层延迟是卫星导航定位的重要误差源之一,为了有效消除该误差的影响,需要选择适当的电离层延迟改正方法。对电离层延迟修正精度和实时性要求不同,选用的改正方法也不尽相同。本文在分析各修正方法原理的基础上,论述了各方法的优缺点、存在问题、以及适用范围,该研究对于选用电离层修正方法具有指导意义。     

常用电离层延迟改正模型的对比研究

电离层模型能有效改正GNSS导航定位中的电离层延迟,通过消除电磁波信号穿过该区域时传播速度和传播路径变化的影响,从而提高接收机的导航定位精度。据此,分析了几种常用电离层模型的使用特点和改正精度,并利用中国区域内2个IGS站多天GPS实测数据,研究分析了常用电离层模型在GNSS导航定位中的改正效果,为有不同需求的用户选择合适的电离层模型并修正电离层延迟提供了参考性建议。     

几种电离层模型对单频单点定位的影响分析

针对实时GNSS单频定位中电离层延迟改正问题,本文采用可用于实时GNSS单频定位的几种电离层模型对电离层延迟进行改正并分析其对GNSS单频单点定位性能的影响。其中,对单频SPP的电离层延迟采用模型直接进行改正,采用Klobuchar模型、CODE的预报产品c1pg、原国家测绘地理信息局的实时球谐电离层产品cosong和CODE事后产品codg计算的电离层精度依次提高;采用不同电离层模型作为电离层估计的先验约束进行单频PPP定位。结果表明:采用精度较好的电离层产品作为先验约束可加快单频PPP收敛。     

长距离网络RTK区域电离层延迟实时改正

针对网络RTK基线过长时电离层延迟的相关性就会减弱的问题，本文提出了一种长距离网络RTK区域电离延迟改正模型。首先利用已知载波值和确定的非差参考模糊度计算基准站的电离层延迟，进而传播至流动站，最后内插计算流动站电离层延迟，得到电离层延迟改正。通过实测CORS数据进行验证，结果表明，该算法可使长距离网络RTK达到厘米级精度的定位结果。     

三频BDS电离层延迟改正分析

针对电离层改正会引起观测噪声放大,尤其三频二阶改正致使观测噪声被过分放大的不足,该文分别推导了BDS电离层双频一阶改正、三频一阶改正和三频二阶改正模型及三频载波无电离层组合模型。改正电离层延迟的同时会不同程度地放大观测噪声,为此分析比较了各种方法改正后的观测值精度和观测噪声,并对不同方法的应用进行了分析。     

基于北斗GEO的电离层延迟修正方法比较与分析

电离层延迟是影响导航定位精度的最主要因素。北斗卫星导航系统采用Klobuchar模型修正单频接收机用户的电离层延迟误差,对于双频接收机,可以利用不同频率信号的伪距观测数据解算得到电离层延迟值。为比较两种方法在天津地区的电离层延迟修正效果,利用NovAtel GPStation6接收机(GNSS电离层闪烁和TEC监测接收机)采集到的卫星实测数据进行计算。以国际全球导航卫星系统服务组织(IGS)发布的全球电离层格网数据为参考,对两种方法的修正效果进行比较分析。结果表明,在天津地区,利用双频观测值解算电离层延迟比Klobuchar模型计算结果更加精确,且平均每天的修正值达到IGS发布数据的82.11％,比Klobuchar模型计算值高948％      

BDS格网点电离层信息性能评估

电离层延迟是造成卫星导航系统误差的重要来源之一,因此，电离层延迟的修正精度直接影响用户定位精度．随着北斗卫星导航系统（BDS）全面服务亚太地区,用户对BDS高精度定位导航服务的需求日益迫切．同时BDS将基本导航服务和广域差分服务进行了一体化设计,为用户发布了高更新频率的格网点电离层信息,有效提升了用户的定位精度．本文利用2017年1月—2018年10月的数据对BDS格网点电离层信息的服务范围和服务精度进行评估,结果表明:格网点电离层信息有效覆盖区域基本覆盖中国区域,修正偏差约1.62 TECU,修正率约为86.7％;格网点电离层信息修正精度具有季节变化,冬季修正精度较低且波动较大,修正率约为82％,其他季节修正率均优于87％;修正偏差、修正率白天均高于夜间;格网点电离层信息具有较强的抗拢动能力．      

Klobuchar电离层延迟改正模型精化方法的研究

在GPS导航定位中,单频接收机利用导航电文发播的Klobuchar电离层改正模型对电离层误差进行改正,但改正效果不太理想,为了提高其改正精度,并利用它进行电离层实时预报,我们通过电离层电子含量实测数据,对其进行精化,以满足要求。本文在原有Klobuchar电离层改正模型精化的基础之上,提出了一种新的精化方法,并对两种方法进行了比较研究,结果表明这两种精化方法对电离层的改正均有很好地提高,且本文提出的方法更优良。     

论电离层对GPS定位的影响

电离层是ＧＰＳ定位的主要误差源。本文论述电离层的特征和折射系数,以及电离层的下列影响：电离层码群延、电离层载波相位超前、电离层多普勒频移、振幅闪烁、电离层相位闪烁效应、磁暴对ＧＰＳ定位测量的影响、电离层对差分ＧＰＳ的影响和ＧＰＳ接收机的电离层改正。     

不同Klobuchar模型参数的性能比较

对于GPS单频用户而言,电离层延迟是最重要的误差来源之一。GPS系统使用Klobuchar模型对电离层延迟进行改正,其改正数从370组常数中选取。目前全球分布的GPS测站可以获得高精度的全球电离层监测结果,GPS为什么不发播采用实测数据计算得到的Klobuchar模型参数呢？本文针对这一问题进行分析。首先对欧洲定轨中心CODE提供的全球电离层图GIM预报COPG电离层进行精度评估,然后根据COPG电离层进行Klobuchar模型参数拟合并利用IGS提供的事后高精度电离层图进行精度分析,最后将不同的电离层模型参数应用于单点定位以评估其对单频用户的影响。分析结果表明：受8参数的Klobuchar模型本身结构限制,采用全球实测数据计算的电离层模型参数与导航电文中发播的电离层模型精度相当,为55%左右。而仅采用地磁纬度45oS以北的数据拟合得到的模型参数,其电离层改正精度有明显提升,可达65%左右,但其对单频用户定位精度改善不明显。本文研究结果为我国全球电离层建模提供参考。     

北斗电离层模型改正精度分析

电离层误差是影响单频用户机定位精度的主要误差源。卫星导航系统播发电离层模型改正参数供用户使用,模型改正精度会对定位结果产生直接影响。北斗卫星导航系统根据连续监测站实测数据,计算并发播地理坐标系下8参数Klobuchar电离层模型参数,且每2 h更新一次。为了科学评估北斗电离层模型改正效果,文中基于北斗最新观测数据,首先,以CODE提供的GIM模型作为比对基准,详细分析了不同纬度地区、不同时间段内的电离层模型改正精度;其次,分别按照以下定位模式进行计算:1)北斗单频不加电离层改正,2)北斗单频+北斗K8模型,3)北斗单频+GPS K8模型,并分析了电离层改正残差对定位结果影响大小。结果表明,北斗电离层模型改正精度在北半球优于南半球,中纬度地区改正效果最好,其改正残差RMS均值在0.6 m左右,往低纬和高纬度地区呈递减趋势;北京地区北斗单频+北斗K8模型定位精度优于GPS K8模型。     

基于不同电离层模型的精密单点定位精度分析

随着PPP的发展与应用,对PPP误差源的研究更加精细、更加科学。电离层折射是高精度PPP的主要误差之一,国内外通用方法是用大气传播理论建立电离层修正模型。本文主要探讨了电离层对精密单点定位影响的基本理论,总结了目前常用方法;研究了Klobuchar模型的改正公式及计算方法;系统地研究了双频观测值建立消电离层延迟模型的理论和方法。使用相同时段的观测数据,将广播星历、Klobuchar模型和双频观测值改正消电离层模型的结果进行比较,发现用GPS双频观测值建立的消电离层模型的精度明显优于广播星历及Klobuchar模型。     

基于神经网络的区域电离层模型及其在单频PPP中的应用

基于武汉市CORS系统的双频非差载波相位观测数据，利用改进的神经网络方法建立区域电离层模型，并通过单频GPS精密单点定位的计算实例来分析该模型的精度。计算实例表明，当基准站间的距离小于100km时，基于神经网络的区域电离层模型的平均外符合精度为0．03m，对于时段长度为4h的单频PPP静态时段解可以达到厘米级的定位精度。     

Galileo single frequency ionospheric correction: performances in terms of position

For GPS single frequency users, the ionospheric contribution to the error budget is estimated by the well-known Klobuchar algorithm. For Galileo, it will be mitigated by a global algorithm based on the NeQuick model. This algorithm relies on the adaptation of the model to slant Total Electron Content (sTEC) measurements. Although the performance specifications of these algorithms are expressed in terms of delay and TEC, the users might be more interested in their impact on positioning. Therefore, we assessed the ability of the algorithms to improve the positioning accuracy using globally distributed permanent stations for the year 2002 marked by a high level of solar activity. We present uncorrected and corrected performances, interpret these and identify potential causes for Galileo correction discrepancies. We show vertical errors dropping by 56–64 % due to the analyzed ionospheric corrections, but horizontal errors decreasing by 27 % at most. By means of a fictitious symmetric satellite distribution, we highlight the role of TEC gradients in residual errors. We describe mechanisms permitted by the Galileo correction, which combine sTEC adaptation and topside mismodeling, and limit the horizontal accuracy. Hence, we support further investigation of potential alternative ionospheric corrections. We also provide an interesting insight into the ionospheric effects possibly experienced during the next solar maximum coinciding with Galileo Initial Operation Capability.