GPS共视中电离层时延计算方法比较研究

为了更好地计算GPS CV（共视）时间传递中的电离层时延值（它是影响CPS CV比对结果精度的主要因素之一）,介绍了当前3种电离层时延的计算方法,并以NICT（National Institute of Information and Communications Technology）单站GPS比对数据及NICT与NTSC（National Time Service Center）的GPS共视比对数据为例,分析比较了不同的电离层时延计算方法对GPS时间比对结果精度的影响。计算结果表明：利用双频实测电离层时延和利用ICS（International GPS Service）提供的TEC（total electton content）map计算的电离层时延对GPS CV比对结果修正后的精度,比利用电离层改正模型的时延对比对结果修正后的精度分别提高30％～40％和20％～30％。     

用于JATC的GPS CV时间比对中的数据处理

GPS CV(共视)时间传递技术将在重建的我国的综合原子时(JATC)系统中起重要作用。介绍了GPSCV时间比对中共视数据的选取和消除观测数据中的随机噪声的方法，对GPS共视时间比对中的电离层时延改正和几何时延改正方法作了阐述，给出了对NTSC(中国科学院国家授时中心)与CRL(日本通信研究所，现已更名为国家信息和通信技术研究院(NICT))两个时间实验室之间的共视比对数据的计算结果。     

TAI 计算的变化

从1999年7月的资料开始,TAI 的计算中,对于长距离 GPS 共视比对结果将不再用电离层时延实测值,改用由国际 GPS 服务(IGS)提供的电离层模型。自 BIPM 采用 GPS 共视规范后,全球参加 TAI 计算的时间实验室的 GPS 共视观测资料按地区分别与 NIST、OP 和 CRL 进行比对(不作电离层改正)。该三站之间的     

IGS产品在GPS时间比对中的应用

在利用GPS CV(GPS Common View)技术进行高精度时间比对时，电离层和卫星位置误差对观测到的卫星信号的影响是不容忽视的，需要对它进行精确的估计和改正．讨论IGS精密星历和CODE全球总电子含量图(TECMAPs)在GPS时间传递中的应用．计算结果表明，采用IGS产品可有效提高单站定时和远距离时间传递的精度。     

利用地基GPS网高精度实时监测电离层TEC

地基GPS网是监测电离层总电子含量(TEC)的有效手段之一,本文基于上海综合GPS应用网建立了高时空分辨率(0.5h×0.1°×0.1°)的垂直TEC格网模型,用于实时地监测该地区上空电离层TEC变化.该模型每30min给出一幅电离层TEC图,详细地反映了区域电离层分布和变化情况,并可用于实时地改正该地区单频GPS接收机的电离层延迟.     

用于JATC远程时间比对的双频GPS接收机

中国科学院国家授时中心为“我国综合原子时（JATC）建立与保持的研究”项目研制的双频多通道GPS时间传递接收机NTSCGPS-2，不仅具有远程时间比对的功能，还增加了我国综合原子时需要的本地钟比对功能和精密定位功能。在不增加其它比对设备的情况下，满足JATC项目对远程时间比对的要求。NTSCGPS-2具有如下性能特点：（1）采用双频观测，可实测电离层时延；（2）远程（西安-上海、西安-澳门）时间比对精度达到2ns；（3）具有本地钟间的比对功能，在正常共视观测的同时，还可进行2个本地钟间的比对；（4）具有精密定位功能，相对定位精度为5cm。     

网平差在TAI计算中的应用

截至目前，用于TAI计算的GPS共视时间传递链路采用固定链路，以CRL、NIST和OP作为3个主要中心站，形成一个连接全球约50个时间实验室的时间比对链路，采用固定链路是为TAI计算方便，而人为规定的，具有简单、工作量较小等特点，但是整个TAI GPS共视时间比对对这3个中心站的依赖度过高，一旦这3个中心站不能正常观测，将影响TAI的计算，就GPS共视法这种技术本身而言，可支持任意链路的时间比对，并可形成网络化的比对结果，在TAI计算时，对GPS共视比对结果，采用网平差处理技术，可提高TAI计算的可靠性，避免因中心站观测故障而导致一个区无法参加比对的情况发生。     

电离层对GPS测距的影响

利用单层电离层改正模型就GPS卫星高度角对测距的影响作了探讨。研究表明，通常采用的单层电离层改正模型中电离层高取均值对低高度角卫星测距的改正是不适应的，利用单层电离层模型改正时应顾及电离层高的变化。最后利用1986年武汉地区实测TEC数据进行了计算并将结果和IRI－90模型计算结果作了分析比较。     

共视法和综合法的GPS时间同步精度比较

对共视法和综合法的GPS时间比对对得到的两地协调世界的时间同步精度进行了比较,两种方法各有特点,都有实用价值,严格共视的GPS时间同步精度为5－10ns,不严格共视的GPS的时间同步精度为10－20ns,综合的GPS时间同步精度为6－12ns.     

GPS定时接收机的校准

GPS共视比对(GPS CV)是国际原子时进行时间连接的主要手段之一,即使在有TWSTFT(卫星双向时间频率传递)的实验室GPS也作为时间比对的备用手段而存在,而且TWSTFT系统启用时需用GPS做校准。国际权度局(BIPM)为了减小比对误差,对一些时间实验室的GPS接收机进行不定期校准。国家授时中心(NTSC)利用BIPM给出的校准报告对NTSC时间基准实验室的GPS定时型接收机的内部时延及相关数据进行修正,使UTC(NTSC)的准确度得到提高。     

GPS实时监测和预报电离层电子含量

GPS能高精度地实时监测电离层总电子含量(TEC)变化，对纠正单频GPS接收机电离层延迟和监测电离层活动及其所反映的太阳活动规律具有重要意义．上海地区GPS综合应用网的建立，为监测长江三角洲地区电离层变化提供了宝贵的资料，利用这些双频GPS接收机的连续观测资料，可近实时地监测和预报该地区电离层总电子含量，其内外符精度和外推预报30分钟的精度均优于0.4m．     

电离层TEC对小耀斑的响应

利用国际GPS观测网(IGS)提供的多个台站的观测数据,分析了M级别以下的小、暗太阳耀斑对向阳面电离层TEC的影响．利用传统分析方法的结果表明,从单条视线(LOS)观测数据得到的电离层TEC及其时间变化率曲线来看,由于它们的波动水平和正常情况下的背景电离层变化相当,使此类小耀斑的信息完全淹没在背景噪声中,不能够显示和分辨出耀斑的发生．利用相干求和的数据处理方法,选用向阳面18个GPS台站的观测数据研究了一次C级SF耀斑引起的电离层TEC增加,结果发现,这种方法能有效地消除背景电离层变化噪声,电离层对耀斑的响应非常清楚和明显,这通常只能在X级别的大耀斑中看到．和GOES卫星X射线数据相比,电离层TEC变化的时间特征和耀斑爆发的开始、最大和结束时间均有很好的符合,其最大平均TEC增量在0．1TECU以下,和X级别的大耀斑相比有一个或多个量级上的差别．     

利用时间序列模型预报电离层TEC

以IGS(international GPS service)发布的电离层TEC(total electron content)资料为样本,用时间序列模型对全球的电离层总电子含量进行了预报.在时间序列预报模型中,不同的定阶方法导致不同的预报结果;实践证明本文使用的BIC定阶准则较好地实现了电离层总电子含量的预报.结果表明:对10 d左右的预报时间段,时间序列模型的TEC计算结果相对精度高,预报相对精度优于60%的网格点数在总网格点数中所占百分比可达90%以上.     

Evaluation of LEO based GPS slant TEC using a simulation technique

With the increased number of low Earth orbit (LEO) satellites equipped with Global Positioning System (GPS) receiver, the LEO based GPS slant total electron content (STEC) data play a more important role in ionospheric research due to better global coverage. The accuracy of LEO TEC is hardly evaluated by comparison with the independent TEC measurement simultaneously. We propose an approach based on the simulated data to verify the accuracy of TEC determination. The simulated data (i.e., the pseudorange and carrier phase observations) was generated based on the consideration of the effect of the ionosphere, the so-called differential code bias (DCB) and observational noise. The errors of carrier phase to code leveling process and DCB estimation are analyzed quantitatively. Also, the effect of observational noise, solar activity and LEO orbit altitude on the accuracy of TEC determination will be discussed in detail. The accuracy of TEC determination is relative to solar activity and LEO orbit altitude, the higher LEO orbit and lower F10.7 index, the higher accuracy of TEC determination. It is found by the first time that, with the amplification of the pseudorange noise, the accuracy of leveling process and TEC determination declines almost linearly. With the LEO missions in the near future, it is hoped that the GPS satellite DCBs estimated based on LEO observations would be better than those based on ground-based observations.     

Effect of magnetic activity on ionospheric time delay at low latitude

The purpose of this work is to investigate the effect of magnetic activity on ionospheric time delay at low latitude Station Bhopal (geom. lat. 23.2°N, geom. long. 77.6°E) using dual frequency (1575.42 and 1227.60 MHz) GPS measurements. Data from GSV4004A GPS Ionospheric Scintillation and TEC monitor (GISTM) have been chosen to study these effects. This paper presents the results of ionospheric time delay during quiet and disturbed days for the year 2005. Results show that maximum delay is observed during quiet days in equinoxial month while the delays of disturbed period are observed during the months of winter. We also study the ionospheric time delay during magnetic storm conditions for the same period. Results do not show any clear relationship either with the magnitude of the geomagnetic storm or with the main phase onset (MPO) of the storm. But most of the maximum ionospheric time delay variations are observed before the main phase onset (MPO) or sudden storm commencement (SSC) as compared to storm days.     

利用GPS时间传递数据修正接收机天线坐标

在采用ＧＰＳ进行共视时问比对过程中，当两站位置相隔不大长（小于１０００ｋｍ）时，由于卫星轨道误差、电离层和对流层延迟修正的误差可减少至只有几纳秒，可以主为接收天线位置的误差是其主要误差来源．利用ＧＰＳ本身的时间比对数据，不必增加别的数据来源和设备，采用相对定位的方法可提高定位精度，从而提高时间比对的精度．本文利用日本（ＣＲＬ）和北京天文台（ＢＡＯ）之间五天的共视时间比对数据，对（ＢＡＯ）的天线坐标进行修正．在水平方向和高程方向的修正偏差分别为２．９ｍ和５．６ｍ．如果试验数据足够，修正６４效果会更好．     

长三角地区电离层变化的GPS监测

利用GPS双频观测量可获取电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC),以监测区域上空电离层的分布和变化特征,从而可以发现不同尺度的电离层异常。该文采用2004年上海地区GPS综合应用网(SCGAN)以及中国地壳运动监测网络(CMONC)的部分台站的观测,计算得到1年时间序列的TEC数据,来研究长三角地区上空的电离层TEC的变化与活动。应用这些数据,综合利用高斯权函数和滑动平均等几种数据处理方法,重点分析和讨论了长三角地区上空电离层的周日变化、周年变化和季节性变化特性,揭示了电离层冬季异常等现象。同时,通过对1年时间序列TEC进行谱分析,得到了其相应的变化周期。     

A statistical study on the temporal distribution of ionospheric TEC anomalies prior to M7.0+ earthquakes during 2003–2012

In this paper, we conduct a new statistical study on the temporal distribution of the Global Positioning System Total Electron Content (GPS TEC) anomalies prior to the earthquakes with magnitude M≥7.0 in the global area during 2003–2012 by the method of statistical analysis. The temporal distribution of the ionospheric TEC anomalies prior to the earthquakes with magnitude M≥7.0 is for the first time studied. It has been observed that the ionospheric negative anomalies mainly occur in one week prior to the earthquakes, and only when the magnitude is greater than or equal to 7.6, the ionospheric anomalies will have the greatest probability of occurrence in the afternoon to sunset (i.e. between 12:00 and 18:00 local time). They last for approximate 2 hr, but the chance of detecting the significant enhancement in the ionospheric TEC seems not to be a function of time and there is no clear tendency for positive anomalies. In addition, the relationship of the occurrence rate of pre-earthquake ionospheric anomalies and the magnitude of the earthquake is discussed, and it is found that the observed ionospheric TEC anomalies within several days before the earthquakes are highly likely to be related with the earthquakes because the occurrence rate of pre-earthquake ionospheric anomalies seems to increase slightly with the earthquake magnitude increasing.