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。     

利用GPS载波相位观测值建立区域电离层模型研究

介绍利用载波相位观测值建立区域电离层模型的理论和方法，讨论该模型在实现过程中需要注意的问题，结合具体算例与利用伪距观测值计算的电离层模型的精度进行比较。     

ARIMA模型在电离层TEC预报中的应用

电离层电子总含量的确定是影响全球定位系统定位精度一个很重要的因素,目前针对电离层建立不少的模型。文中提出运用时间序列理论中的ARIMA模型对电离层进行预报,并利用数据进行计算分析,结果表明该模型适合电离层电子总含量的预报。     

对利用GPS观测值建立区域VTEC模型的研究

本文根据区域电离层延迟模型的原理与方法，利用载波相位、伪距两种GPS观测值建立了区域VTEC电离层模型，并利用地壳网络观测数据对模型的精度进行了检核。     

全球定位系统(GPS)技术的最新进展第五讲利用双频GPS观测值建立电离层延迟模型

介绍了电离层的概况，GPS信号在电离层中的传播，电离层改正模型以及利用GPS双频观测值来建立电离层延迟或VTEC模型的原理、方法和结果。     

格网电离层延迟模型的建立方法与试算结果

简要叙述了格网电离层延迟模型的建立原理 ,提出运用太阳 -地球坐标框架中的一阶球谐函数来模型化穿透点电离层延迟 ,以建立类似 WAAS的格网电离层模型的方法。用 11个参考站的实测数据试验性地建立了覆盖我国的格网电离层延迟模型 ,并用9个用户站的数据检验了电离层格网模型的精度。实例表明 ,用本文的方法利用 11个参考站可以建立覆盖我国大部分地区的格网电离层延迟模型 ,模型精度可达± 0 .7m。     

基于格网的GPS/ BD-2组合系统电离层VTEC模型研究

本文利用中国地壳运动观测网络的GPS数据,兼顾卫星发射频率硬件延迟影响,模拟了BD-2系统的电离层VTEC,并建立GPS/ BD-2组合系统的VTEC格网模型,实验结果证实了该模型在电离层延迟短时间预报上的有效性.     

一种基于三角分区的广域电离层改正新方法

根据中国地形分布难以建立格网模型的特点,为了解决我国区域电离层精确改正的问题,提出了广域电离层改正三角分区的方法。选择中国地震电离层监测实验网中纬度地区的5个监测站,建立覆盖我国中纬度整个网络服务区域的三角分区电离层模型,并利用8个基准站的数据对该方法的修正精度进行评估,结果表明,对于三角分区内部区域,该方法可以修正到90%左右;对于三角分区外部几百公里以内的区域该方法也能达到80%以上的修正精度,同时利用原始GNSS数据对美国、加拿大等4个IGS跟踪站进行补充实验也验证了该方法的可行性,在保证模型精度的同时较格网法更加简单、有效,对广域电离层延迟误差的修正具有重要的参考价值。     

利用GPS观测值建立格网电离层模型的探讨

介绍了建立格网电离层延迟模型的基本原理,着重阐述了多面函数算法、距离加权算法的原理以及用这2种算法建立区域格网电离层延迟模型的方法,并利用地壳网络观测数据对这2种算法进行检核。结果表明这2种模型均可达到±0.5 m 的精度。     

一种基于卫星轨迹的电离层区域建模方法

提出了一种改进的基于卫星轨迹的电离层区域建模方法,详细讨论了基于卫星轨迹电离层区域建模的基本原理,并利用IGS SHAO单基准站数据建模试验,分析验证了基于卫星轨迹的电离层建模方法的可靠性。该模型可以有效表达电子密度小区域陡变,模型区域拟合精度在1~3 TECU。     

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。     

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。     

InSAR大气延迟误差分析

分析了大气延迟的各分量（干延迟、湿延迟、液态水延迟和电离层延迟）对InSAR观测的影响。结合InSAR／DInSAR的数学模型，推导了对流层延迟对重轨干涉测量模式影响的双差模型、对三轨法和四轨法DInSAR对流层延迟的三差模型。并基于此，依据误差传播定律推导了对流层延迟误差对InSAR产品精度影响的公式。     

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％      

几种附电离层约束GNSS单频PPP性能评估

针对单频精密单点定位(PPP)两种常用的定位模型:非组合模型和附加电离层约束模型,同时综合考虑电离层约束模型三种不同约束策略(常数约束,时空约束,逐步松弛),对比分析了其使用GPS单系统及GPS+BDS双系统观测值的定位收敛时间,定位精度及其优缺点. 实验结果表明:使用GPS单系统,附加不同电离层约束对单频PPP收敛时间缩短效果显著,其中逐步松弛约束平均收敛时间最短,其平均收敛时间为32.36 min,四种定位模型收敛后的定位精度基本相当. 加入北斗卫星导航系统(BDS)后,四种定位模型的收敛时间均有不同程度的缩短,其中时空约束模型缩短最为显著,收敛时间缩短为单系统的59.22%. 在定位精度方面,加入BDS观测值后水平方向定位精度可提升0.5～1.3 cm,垂直方向定位精度略有下降.      

北斗全球系统广播电离层模型性能初步评估

北斗三号系统于2017年正式启动建设，将采用新的北斗全球电离层延迟修正模型（BeiDou global ionospheric delay correction model，BDGIM）。使用高精度格网电离层数据和双频实测电离层延迟数据作为参考，对北斗试验卫星系统播发的BDGIM模型精度进行了相应分析和评估，并与北斗Klobuchar和GPS Klobuchar模型精度进行了比较。研究结果表明，在中国区域，BDGIM模型和北斗Klobuchar模型精度相当，优于GPS Klobuchar模型；在全球范围内，BDGIM模型精度优于北斗Klobuchar和GPS Klobuchar模型。采用不同电离层模型进行伪距单频单点定位，并对定位结果进行对比分析，结果显示，使用BDGIM模型比北斗Klobuchar模型的定位精度有13%的提高，比GPS Klobuchar模型有7%~10%的提高。     

A modified geometry- and ionospheric-free combination for static three-carrier ambiguity resolution

The reliability of the classical geometry- and ionospheric-free (GIF) three-carrier ambiguity resolution (TCAR) degrades when applied to long baselines of hundreds of kilometers. To overcome this deficiency, we propose two new models, which are used sequentially to resolve wide-lane (WL) and narrow-lane (NL) ambiguities and form a stepwise ambiguity resolution (AR) strategy. In the first model, after a successful extra-wide-lane AR, the pseudorange and phase observations are combined to estimate WL ambiguities, in which the residual ionospheric delays and geometry effects are eliminated. In the second model, using the resolved ambiguities from the first step, the two WL ambiguities are combined to remove ionospheric and geometry effects. The unknown coefficients in the two models are determined in such that they minimize the formal errors in the ambiguity estimates to optimize the ambiguity estimation. Using experimental BeiDou triple-frequency observations, we evaluate our method and identify three advantages. First, the two models use double-differenced phase observations that are not differences across frequency. Second, the two models are entirely free from ionospheric delay and geometry effects. Third, the unknown estimates in the two models satisfy the minimum noise condition, which makes the formal errors in the float NL ambiguity estimates much lower than those obtained with common GIF TCAR methods, thereby directly and significantly increasing the success rate of AR compared to the cascaded integer resolution method and two other GIF combinations.     

A preliminary evaluation of the performance of multiple ionospheric models in low- and mid-latitude regions of China in 2010–2011

Ionospheric delay is a dominant error source in Global Navigation Satellite System (GNSS). Single-frequency GNSS applications require ionospheric correction of signal delay caused by the charged particles in the earth’s ionosphere. The Chinese Beidou system is developing its own ionospheric model for single-frequency users. The number of single-frequency GNSS users and applications is expected to grow fast in the next years in China. Thus, developing an appropriate ionospheric model is crucially important for the Chinese Beidou system and worldwide single-frequency Beidou users. We study the performance of five globally accessible ionospheric models Global Ionospheric Map (GIM), International Reference Ionosphere (IRI), Parameterized Ionospheric Model (PIM), Klobuchar and NeQuick in low- and mid-latitude regions of China under mid-solar activity condition. Generally, all ionospheric models can reproduce the trend of diurnal ionosphere variations. It is found that all the models have better performances in mid-latitude than in low-latitude regions. When all the models are compared to the observed total electron content (TEC) data derived from GIM model, the IRI model (2012 version) has the best agreement with GIM model and the NeQuick has the poorest agreement. The RMS errors of the IRI model using the GIM TEC as reference truth are about 3.0–10.0 TECU in low-latitude regions and 3.0–8.0 TECU in mid-latitude regions, as observed during a period of 1 year with medium level of solar activity. When all the ionospheric models are ingested into single-frequency precise point positioning (PPP) to correct the ionospheric delays in GPS observations, the PIM model performs the best in both low and mid-latitudes in China. In mid-latitude, the daily single-frequency PPP accuracy using PIM model is ~10 cm in horizontal and ~20 cm in up direction. At low-latitude regions, the PPP error using PIM model is 10–20 cm in north, 30–40 cm in east and ~60 cm in up component. The single-frequency PPP solutions indicate that NeQuick model has the lowest accuracy among all the models in both low- and mid-latitude regions of China. This study suggests that the PIM model may be considered for single-frequency GNSS users in China to achieve a good positioning accuracy in both low- and mid-latitude regions.     

单站区域电离层TEC建模及精度分析

为了分析单站区域电离层总电子含量(total electron content,TEC)模型的适用范围和精度,基于2～15阶次球谐函数,分别建立了欧洲区域16个单站区域电离层TEC模型,生成了区域格网TEC,并与欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)、...