基于GPS观测分析青岛地区电离层板厚变化特性

基于青岛站2000年8月至2006年4月间半个太阳活动周的GPS和测高仪的同步观测,提取期间的电离层TEC和 f_o F₂的小时观测数据,联合分析该地区电离层板厚的日变化、季节变化和随太阳活动变化,研究表明青岛地区电离层板厚在日出前时段出现明显的增强峰,并随季节和太阳活动呈现出较复杂的变化关系.利用板厚的相对偏差,探讨了电离层板厚扰动变化分布特征.      

基于IGS数据分析台风"利奇马"引起的 电离层TEC扰动

文中利用国际GNSS服务（IGS)提供的全球电离层地图（GIM)格网电离层资料,借助滑动四分位距法,研究了2019年台风“利奇马”期间电离层电子浓度总含量(TEC)的异常变化情况. 对台风“利奇马”期间电离层 TEC 时序变化及区域空间变化进行分析,发现在台风发生前第5天,电离层 TEC 出现了正异常变化;台风登陆后第二天,台风影响区域上空电离层 TEC 异常由正异常变化为负异常再变化为正异常,正异常最大值达8 TECU,负异常最大值达6 TECU,且最大异常点并不在风眼处,而是在风眼的西南侧,此异常可能与台风登陆期间台风风速及风向变化有关.      

第24太阳活动周武汉电离层VTEC变化特性分析

利用2008-2015年(第24太阳活动周)中国地壳运动监测网络（CMONOC）武汉站(30.5°N, 114.4°E)GPS双频接收机监测的垂直总电子含量（VTEC）数据,分析电离层VTEC变化特性,并讨论VTEC与太阳活动的相关性．结果表明,VTEC估值周日变化在14:00-16:00LT左右达到最大值;同时,电离层VTEC也表现出明显的逐日变化特性,特别是在VTEC峰值处呈现较大差异．在太阳活动高年(2011-2015),VTEC变化呈现明显的双峰结构,即所谓的“半年异常”现象,春季峰值大于秋季峰值,“冬季异常”也更为明显．在各个季节(除春季外),VTEC与F_10.7p的相关性最好,与F_10.7的相关性次之,与太阳黑子数（SSN）的相关性稍弱;秋季VTEC与太阳活动的相关性最好(Max_F10.7p=0.92232, Max_SSN=0.85575),冬季VTEC与太阳活动的相关性最差(Min_F10.7p=0.79028, Min_SSN=0.72703)．      

利用GPS观测值监测电离层的时空变化

研究电离层时空变规律对卫星导航、航空航天和通讯等具有重要价值。文中利用IGS站提供的GPS双频观测数据,采用区域电离层模型估计GPS系统硬件延迟,从而计算绝对电离层总电子含量。在时间尺度上,选择COR1站的2012年、2015年和2017年的数据进行时间变化分析,结果表明,电离层总电子含量在时间上呈现出周日变化、月变化和季节性变化。在空间方面,选择了经度相差较小、纬度方向分布均匀的CRO1、BRMU、UNBJ和QIKI四个IGS站进行分析,结果表明在纬度方向具有明显的单峰效应,随着纬度的增大电离层总电子含量呈现减小趋势。      

GEO卫星区域电离层监测分析

由于GEO卫星的静地特性,由双频观测数据获取的穿刺点垂直总电子含量(VTEC)可以充分反映电离层的时域变化,而根据地面监测站的分布,可以进一步获取VTEC的空域变化.分析根据区域卫星导航系统观测数据计算VTEC的精度,理论分析表明VTEC精度优于2 TECU.根据实测数据计算分析我国高、中、低纬度不同穿刺点电离层平时、磁暴期间的周日变化特性和2011年全年变化特性,并与IGS全球电离层图(GIM)的穿刺点插值结果进行分析比较.结果表明,两者在电离层周日和全年变化趋势上具有很好的一致性,但磁暴期间我国低纬度地区GIM误差的峰值可达29TECU,2011年全年评估结果GIM误差标准差为2～8 TECU.根据2011年的观测结果,电离层VTEC呈现出明显的半年异常现象.区域卫星导航系统为我国的电离层监测尤其是空间天气期间的电离层监测提供了新的支持.     

利用单站地基GPS数据反演电离层电子密度

利用单站GPS观测数据对GPS硬件系统延迟作出修正,得到较精确的电离层总电子含量。根据Chapman电离层理论,建立电离层模型,利用遗传算法优化选择电离层关键参量,反演得到接收机上空电子密度剖面,结果表明：该方法用于太阳活动高年白天电子密度剖面反演效果优于国际参考电离层。     

地基GNSS全球电离层延迟建模

海量地基GPS双频观测为电离层延迟建模提供了高分辨率时空覆盖的数据源。尽管如此,穿刺点的数量及空间分布、观测精度影响着建模精度。GLONASS/GPS兼容接收机增加了可观测的卫星数,改善了穿刺点的几何分布。基于此,完整地给出了GLONASS/GPS联合全球电离层延迟建模的算法实现以及数据处理策略。实测数据表明,在当前IGS站网分布下,GLONASS数据改善了全球电离层延迟模型化效果;卫星的DCB稳定性优于接收机的DCB,但GLONASS卫星DCB稳定性差于GPS卫星。     

利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性

掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究有重要的作用。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology ionosphere and climate)掩星数据反演了电子密度剖面,提取了F₂层峰值高度(hmF2)、F₂层峰值密度(NmF2)、垂直标尺高(vertical scale height,VSH)等电离层参数,研究了南极地区的F₂层在太阳活动周期内的变化、年际变化、周日变化等,并且重点分析了南极地区的顶部电离层的垂直结构特征,尤其是威德尔海异常在垂直方向上的变化。结果表明,整个南极的hmF2每日均值在250~300 km左右,NmF2每日均值在1~8×1011 el/m3之间,VSH每日均值在100~250 km,威德尔海异常主要表现在顶部电子密度的增强和底部电子密度的减少。     

利用COSMIC-1/2 IonPrf产品分析中国区域近15年电离层时空变化特征

利用2006—2020年中国区域的COSMIC-1/2(constellationobservingsystemformeteorologyionosphereand climate-1/2) IonPrf产品数据,分析了中国区域电离层时空变化特征。首先介绍新一代COSMIC-2在中国以及全球区域的数据质量状况;然后对IonPrf产品的数据质量控制和电离层特征参数提取方法进行说明;最后,以不同时间尺度统计分析了中国区域近15年电离层特征参数在一个完整太阳活动周期不同活动水平下的时空变化特征。统计结果表明,中国区域电离层变化具有与太阳活动相关的周年变化、季节变化和日变化特征;周年变化中具有明显空间分布特征,以30°N左右为界,中国南方地区峰值密度NmF2、峰值高度HmF2和电子总含量（total electron content,TEC）年均值普遍高于北方地区;在月份季节变化中,NmF2和TEC最大值一般出现在3月、10月,最小值出现在6月、7月,仅中国南方部分地区存在冬季异常现象,且春、夏季的HmF2均值大于秋、冬季;在日变化中,NmF2和TEC的最大值主要出现在地方时（local t...     

利用GPS观测研究我国赤道异常驼峰区电离层TEC变化

利用中国南部地区七个站点的2004年GPS观测数据,对赤道异常中国扇区电离层TEC的北驼峰位置和时间以及驼峰北侧电离层梯度进行了分析,结果表明:驼峰位置随季节改变,介于地理北纬17.5°～22.5°之间,冬季月份相对为低,分季月份相对为高,年平均位置约在北纬20°附近;驼峰出现时间也随季节在地方时13～16 h之间变化,冬季月份相对为早,夏季月份相对为晚,其出现时间的年平均值前者在地方时14 h前后,后者约在地方时15～16 h之间。驼峰区电离层TEC存在纬向梯度,其梯度也随地方时和季节而改变,夜侧梯度在地方时4.5 h前后为极小,且在不同季节其变化幅度不大,而日侧梯度在地方时13.5～16.5 h时段出现极大,且在不同季节差异较大,分季要高于冬季和夏季。      

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.     

不同NeQuick电离层模型参数的应用精度分析

Galileo采用NeQuick作为全球广播电离层模型,其实际应用中以有效电离水平因子Az代替太阳活动指数作为NeQuick的输入参数,并利用二次多项式拟合得到广播星历中播发的3个电离层参数。本文在总结和讨论NeQuick模型参数估计方法及其变化特征的基础上,分别以全球电离层格网、GPS基准站及JASON-2测高卫星提供的电离层TEC为参考,分析不同NeQuick模型参数(包括以太阳活动参数F10.7为输入的NeQuick2、以本文解算参数为输入的NeQuickC和以Galileo广播电离层参数为输入的NeQuickG)在全球大陆及海洋地区的应用精度,并与GPS广播的Klobuchar模型对比。结果表明,NeQuickG在全球范围内的修正精度为54.2%~65.8%,NeQuickC的修正精度为71.1%~74.2%,NeQuick2的修正精度与NeQuickG相当,略优于GPS广播星历中播发的Klobuchar模型。     

海口地区扩展F和GPS电离层闪烁发生时间相关性分析

对2012年8月至2013年7月太阳活动高年海口地区扩展F和GPS L1频段电离层闪烁进行了发生时间相关性分析。结果表明,该地区的GPS电离层闪烁与扩展F具有较好的相关性,二者发生的相关系数为095.受太阳活动高年低纬电离层不均匀体发展演化特性和设备观测方式的影响,观测到的电离层闪烁起始时间稍早于扩展F。扩展F结束时间比电离层闪烁结束时间有所滞后,分析认为,在低纬电离层不均匀体的消亡阶段,1 km以下中小尺度的不均匀体首先消失。      

GNSS掩星探测数据的f_0F_2和h_mF_2全球分布特征

全球电离层分布特别是f_0F_2和h_mF_2对雷达探测、无线电通信以及卫星导航等有非常大的影响,为研究全球f_0F_2和h_mF_2的时空分布,利用全球导航卫星定位系统(GNSS)掩星数据统计分析了全球f_0F_2和h_mF_2的周年变化特性、日变化特性以及季节变化特性,并通过与日本地区测高仪站f_0F_2数据进行对比,分析了两种探测方式获取电离层参数的相关性。结果表明,全球f_0F_2和h_mF_2周年变化与太阳活动和地磁活动具有明显的正相关性,f_0F_2和h_mF_2还具有明显的空间分布特性。此外,全球f_0F_2和h_mF_2峰值出现在LT 14:00—16:00期间,且h_mF_2出现明显的日落后赤道电离异常复苏现象。全球f_0F_2具有比较明显的季节变化特性,f_0F_2峰值出现在春秋季中低纬地区,在夏冬季较小,且出现比较明显的冬季异常现象,而h_mF_2季节分布相比f_0F_2并不明显。通过和日本地区Wakkanai、Kokubunji、Yamagawa以及Okinawa测高仪站f_0F_2数据对比,发现两种探测手段获取的电离层参数具有较好的相关性。初步研究表明,全球f_0F_2和h_mF_2分布受到多种因素的影响,其中太阳活动和地磁活动占主要地位,其次是电场、热层风以及高能粒子沉降等。     

利用双频GPS数据研究区域电离层TEC变化规律

利用GPS双频观测数据分析了仪器偏差对计算电离层TEC的影响,结果表明忽略仪器偏差的影响不能正确反映测站上空电离层总电子含量的变化规律.验证了短期内仪器偏差的稳定性,并在此基础上研究了2005年太阳活动低峰年区域电离层VTEC的周年变化规律,揭示了电离层VTEC半年变化、季节性变化及冬季异常等现象.     

磁暴期全球电离层电子含量变化分析研究

电离层电子含量(TEC)受太阳活动影响较大,磁暴发生时,TEC变化在全球范围内变化不一,研究该时期的TEC扰动变化情况对电离层的研究至关重要．本文以2015年3月特大磁暴为研究对象,利用包括北斗系统在内的全球卫星导航系统（GNSS）TEC数据和中国区域的电离层测高仪f _oF2数据,对此次电离层磁暴的扰动特性进行研究并讨论其可能的物理机制．      

南极威德尔海电离层异常的综合观测及分析

威德尔海异常是西南极沿海地区在夏季出现的电离层异常现象。本文用西南极地区的GPS跟踪站数据和测高卫星Jason-2数据,分别提取了陆地和海洋地区大范围的电离层TEC参数。GPS反演结果的优势是获取测站上空高精度的TEC时间序列,测高反演的结果整体与GPS的结果精度相当,虽然测高的时间分辨率较低,但其优势是获取海洋广大区域的TEC值。两种观测手段的研究区域互补,可以充分观测威德尔海异常在西南极的变化特征,从空间上来看,威德尔海异常出现在以别林斯高晋海为中心的广大区域,而威德尔海异常也是覆盖了西南极的别林斯高晋海、威德尔海以及可达80°S的西南极陆地区域。从时间上来看,出现时段在每年的10月底到次年3月初,夜晚电子密度增加,白天电子密度降低,随着太阳活动的增强,其异常程度也变大。     

利用载波相位平滑伪距分析深圳市电离层变化规律

如何削弱电离层延迟误差是GNSS精密定位中的关键技术之一。基于深圳市连续运行参考站2009年的观测数据,利用载波相位平滑伪距计算天顶方向的电离层延迟,采用曲面拟合模型,对电离层模型系数以及硬件延迟进行估计,得到电离层总电子含量,分析深圳市电离层的季节性变化及其周日变化,并得出一些有益结论。     

利用载波相位平滑伪距分析深圳市电离层变化规律

如何削弱电离层延迟误差是GNSS精密定位中的关键技术之一。基于深圳市连续运行参考站2009年的观测数据,利用载波相位平滑伪距计算天顶方向的电离层延迟,采用曲面拟合模型,对电离层模型系数以及硬件延迟进行估计,得到电离层总电子含量,分析深圳市电离层的季节性变化及其周日变化,并得出一些有益结论。     

极区北斗卫星数据质量特征分析

为明确极区环境对北斗卫星数据质量和卫星导航定位服务的影响,本文利用极区所有IGS站可用的北斗卫星观测数据和中山站实测数据,结合信噪比、多路径误差和电离层延迟变化率等评价指标,全面分析了北斗卫星导航系统在极区的数据质量特征。结果表明:极地测站的北斗卫星观测数据质量受高度角影响更大;信噪比整体水平相对于低纬测站低,北斗卫星的信噪比水平与GPS相当;多路径效应更加严重,需在数据预处理中予以考虑;极地测站数据受电离层活动的影响大且存在时段差异。