高纬度地区PPP接收机跟踪噪声随机模型拟合改进

电离层闪烁是指无线电信号的振幅和相位在短时间内出现快速随机波动的现象,可以导致全球导航卫星系统(GNSS)的测量噪声增大、信号丢失。目前,接收机跟踪误差随机模型(RTES)可以有效降低电离层闪烁对GNSS精密单点位定位(PPP)的影响。然而,该模型依赖专用型电离层闪烁监测接收机(ISMR)的数据产品。与遍布世界各地的测地型接收机相比,ISMR监测站的数量非常有限,并且获取ISMR数据产品也较为困难。本文利用加拿大高纬度北极电离层闪烁监测网络(CHAIN)2014—2022年的GPS观测数据与闪烁产品,提出了一种适用于高纬度地区测地型接收机的PPP随机模型,简称高纬接收机跟踪误差随机模型(HL＿RTES)模型。HL＿RTES模型采用振幅闪烁指数(S_4c)和总电子含量变化率指数(ROTI)来估计接收机跟踪噪声的方差,并通过对观测值进行重新加权以提高闪烁环境下PPP定位精度。利用2023年2月1日至2023年2月28日的CHAIN网跟踪站GPS数据进行单频仿动态PPP试验验证,结果表明,HL＿RTES模型与RTES模型性能相当,都可以改进闪烁环境下PPP的定位精度;与高...     

基于GNSS技术的电离层闪烁实时监测系统设计与实现

设计与实现了一种基于GNSS技术的电离层闪烁实时测量与显示系统,该系统利用GNSS实时观测的原始幅度数据和相位数据。在研究电离层闪烁测量原理的基础上,利用C#语言实现对监测时段内GNSS信号的幅度闪烁和相位闪烁指数的实时监测分析,并且系统自动保存原始观测数据,可用于后期对电离层闪烁的大尺度详细分析。     

电离层闪烁对GNSS接收机性能影响比较分析

电离层闪烁是引起GNSS接收机性能降低甚至失锁的重要环境干扰因素。利用实测数据,比较分析了不同电离层闪烁活动强度下,不同GNSS系统（BD和GPS）接收机的定位性能。结果表明：电离层闪烁较弱时（S4〈0．3）,两种接收机均可以实现基本的定位功能;电离层闪烁较强（S4〉0.7）,且持续时间较长时,不同GNSS接收机将出现定位结果的抖动、跳变或失去定位能力;GNSS接收机应对电离层闪烁影响的能力与接收机设计相关。研究结果可作为抗闪烁接收机开发或闪烁影响分级的参考。     

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％      

电离层闪烁对接收机的影响

导航信号经过电子密度不均匀的电离层时,信号的幅度和相位会产生快速随机起伏,即为电离层闪烁。电离层闪烁对接收机信号捕获跟踪以及解调定位都有一定的影响,本文采用理论和仿真的方法分析了电离层闪烁对I,Q支路以及跟踪环路的影响。结果表明:相位闪烁对信号I,Q支路均有影响,幅度闪烁对I支路的影响比较大,在相位闪烁比较强或者幅度闪烁比较强的区域,信号更难跟踪处理。弱闪烁时锁相环(PLL)的跟踪门限约29 dBHz,延迟锁定环路(DLL)的跟踪门限约为20.2 dBHz,强闪烁时PLL跟踪门限约为32 dBHz,DLL的跟踪门限约为22 dBHz。相比而言,载波跟踪环路更加脆弱。同时得到,闪烁越强,载波发生周跳的概率越大,载噪比越高,抗闪烁能力越强。      

集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证

电离层闪烁造成GPS接收机测距误差增大、以致强闪烁条件下的频繁周跳和卫星信号失锁,集成闪烁仿真功能的GPS信号模拟器能够为接收机抗闪烁算法研究和性能测试提供必要的信号源。首先设计了基于AJ-Stanford模型和Cornell模型的电离层闪烁仿真软件,可以灵活配置闪烁时间、数据更新周期以及各模型参数,从而得到闪烁影响下的GPS信号幅度衰落及相位波动序列;然后开发了集成电离层闪烁仿真功能的数字中频GPS信号模拟器,该模拟器作为抗闪烁研究平台工具,可以灵活调整闪烁卫星号、模型及相关参数、开始时间和持续时间;其设计正确性通过实验室自研的软件GPS接收机得到了验证。     

电离层闪烁对GNSS的影响

电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一。电离层闪烁可造成GNSS载噪比降低,测量误差增大,载波周跳次数增多,电离层修正精度降低,定位用精度因子变大等影响。中国南方区域是全球电离层闪烁多发区之一,电离层闪烁影响的时空范围和程度较大,是我国卫星导航应用应关注的问题。针对电离层闪烁影响,提出了我国卫星导航系统应用中可行的针对性减缓措施。     

基于多源数据的电离层异常监测及GNSS影响效应研究

电离层是日地空间环境的重要组成部分,电离层异常对无线电通讯和人类空间活动的影响不容忽视.电离层异常监测,在高精度GNSS PNT 服务与深空探测误差修正、空间天气预报预警及日地空间环境动态监测等方面具有重要科学意义和实用价值.海量地基、天基多源电离层观测数据,为电离层异常监测及电离层精细化时空变化反演提供了丰富的数据源.论文利用全球约250个Multi-GNSS站和COSMIC掩星观测数据,采用并行计算10 m in内实现全球数据处理,近实时构建了三维电子密度模型,融合掩星数据使得海洋地区的精度明显改善;搭建了天地联合多源电离层观测数据融合处理试验平台,在线提供近实时三维电离层产品,可为地球空间飞行器的空间环境信息支持、空间环境异常监测及预报、导航系统全球电离层延迟修正等提供服务.基于近实时三维电子密度模型,开展了电离层异常的立体监测,较IRI模型能够更好地监测磁暴期间电离层异常与演化过程,实现了全球大尺度、区域精细化电离层动态监测.同时,论文针对电离层异常对GNSS影响效应展开了较为全面的研究,分析了磁暴、太阳耀斑对GNSS信号、电离层模型精度、服务性能的影响.     

电离层闪烁对全球导航卫星系统（GNSS）的定位影响分析

电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一，中国南方区域是全球电离层闪烁多发区之一，开展电离层闪烁对卫星导航系统性能的影响研究具有重要意义。利用中国区域的电离层闪烁数据和GPS测量数据，对电离层闪烁情况下的用户定位性能进行了比较分析，发现电离层闪烁将引起用户定位误差的普遍增大，严重时可能出现定位异常，电离层闪烁对不同的定位应用方式具有不同程度的影响，电离层闪烁对卫星导航系统的多种影响是卫星导航系统的重要威胁之一。     

GNSS数据质量分析

GNSS载波相位观测值受观测噪声和接收机钟跳等的影响,其周跳检验量序列随时间发生变化。为构造稳健而又敏感的周跳检验量,需对不同系统的卫星数据质量进行分析,而多路径效应和信噪比则是影响观测数据质量的重要指标。本文重点分析了GPS与BDS卫星数据的多路径效应及信噪比,并提出了一种接收机时钟的钟跳探测方法,即采用双频相位观测值的O-C值,通过消电离层线性组合进行钟跳探测。