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.     

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.     

GPS监测电离层活动的方法和最新进展

全球定位系统(GPS)可以快速、准确地提供电离层总电子含量(TEC)信息。简要介绍了GPS技术精确测量TEC、监测电离层的原理和方法，指出进行TEC绝对量估计时求解差分群延迟(DCB)的重要性，以及建立多层和实时电离层监测模型的必要性。分析了影响TEC估计的主要误差源，着重介绍了目前GPS监测电离层的最新成果和进展。     

GPS共视时间比对中的电离层时延改正问题

众所周知，GPS共视是目前国际上主要的时间传递比对技术，其中扣除电离层时延是很重要的一个方面。介绍了如何采用国际GPS服务中心(IGS-International GPS Service)公布的电离总电子含量(TEC-Total Electron Content)图来进行电离层时延改正。结果表明：对于单频GPS接收机，采用TEC图作电离层时延改正后的单站定时和共视比对精度比用理论模型作改正的精度有很大的提高。通过比较还表明，亚太地区的时间实验室之室的时间传递精度比欧美地区的要低，这可能是因为亚太地区用于测量TEC的IGS测站少，因而导致该地区的TEC的精度较低。     

GPS全球电离层TEC的并行算法建模及初步结果分析

根据高精度卫星导航定位和全球电离层活动监测的需要,利用全球370多个GPS基准站的双频相位实测数据,监测全球电离层总电子含量变化和GPS卫星及接收机的DCB。由于数据量大、数据处理时间长,很难实现高精度快速建模,为此我们采用OpenMP并行算法来加快数据处理速度。实验表明,相对于串行处理,并行处理在8核服务器下能加速7倍以上,在48核服务器下能加速超过40倍。将本文的初步建模结果与CODE、JPL等分析中心的结果进行比较,表明用该方法建立的模型是可靠的。其卫星DCB结果相对于CODE发布的结果精度为0.4ns,相对于JPL发布的结果其精度达到0.3 ns。其测站DCB相对于2个分析中心结果的精度均优于2 ns,垂直总电子含量相对于各分析中心的GIM产品的精度都在5.3TECU以内,相对于CODE的结果的精度最高,达4 TECU。     

区域GPS网实测电离层变化和卫星硬件延迟的可靠性研究

根据高精度卫星导航定位的实际需要,介绍了利用中国GPS区域网双频相位平滑伪距实测数据,准实时监测区域网电离层电子总含量(TEC)变化和GPS卫星硬件延迟(DCB)的方法和结果.着重研究了区域网独立测定DCB的可靠性,利用中国境内的GPS站点分别构造了3个大小不同的区域网,通过实测DCB和垂直电子总含量(VTEC)与CO...     

电离层TEC预报的直接法和间接法及其比较

提出用时间序列分析理论中的ARIMA(p,d,q)模型对电离层进行预报的直接法及间接法.直接法也就是对每个网格点上的电子总含量所形成的时间序列进行直接预报.间接法为:首先对电离层电子总含量用球谐函数拟合得到拟合系数的时间序列;再用时间序列分析理论中的ARIMA(p,d,q)模型对拟合系数进行预报;然后计算出对应时刻所需点的电子总含量.利用2004年1月1日至2005年1月31 International GPS Service(IGS)所给出的电离层资料对提出的两种方法进行检验和比较,结果表明,在12天以内,上述两种方法的预报结果基本一致,长于12天的预报时,间接法的精度高于直接法.在20天时间内,预报值与已知值之差小于3个TECU的电离层点数占总点数的百分比基本上都在80%左右;随着时间的推移,这个比值的下降对直接法并不明显,而对间接法则有所下降.显然,直接法适用于区域性的电子总含量的预报;而间接法适用于全球性的电子总含量的预报.     

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。     

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。     

利用MX1502接收机测量电离层电子柱含量的探讨

本文介绍了用MX1502接收机测量电离层电子柱含量的原理和方法,给出测量精度估计和测量结果的初步分析。     

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．     

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.     

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％。     

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.     

Anomalous variation in GPS TEC prior to the 11 April 2012 Sumatra earthquake

On 11 April 2012, a strong earthquake of magnitude Ms8.6 occurred near the west coast of Northern Sumatra, Indonesia. In this paper, we investigated the morphological characteristics of anomalous variations in Global Positioning System Total Electron Content (GPS TEC) prior to the earthquake by the method of the statistical analysis. It was found the TEC anomaly was firstly decreased, then, it became more enhanced, finally, it decreased, the peak of anomaly enhancement arose from 13:00–17:00 LT on April 5 lasted for ～4 hours and the anomalous ionospheric regions extended to ～40^° in longitude and ～20^° in latitude, its location did not coincide with the vertical projection of the epicenter, but lies at the north and south of the geomagnetic equator, meanwhile, corresponding ionospheric anomalies are also observed in the magneto conjugate region. Potential causes of these results are discussed,eliminating the ionospheric anomalies that may be caused by solar activities and magnetic storms, it can be concluded that the observed obvious anomalous variation in GPS TEC on April 5 were possibly related to the earthquake.