利用GPS TEC探测2015年尼泊尔地震激发的电离层扰动

利用尼泊尔周边区域6个IGS GPS跟踪站数据,对2015-04-25尼泊尔地震激发的电离层扰动进行分析。结果表明,地震发生后,尼泊尔上空电离层总电子含量（total electron content,TEC）存在不同频率的电离层扰动,扰动中心频率约为3 mHz和4 mHz。前者发生在震中附近1 000 km左右的范围,后者范围达2 000 km,推断其分别为地震破裂产生的声重波信号以及瑞利波向上传播到电离层所激发的异常扰动信号。联合两个频率扰动信号,根据观测的扰动位置以及经验扰动速度反演震中位置,结果与实际情况符合较好。     

利用改进的SRTI法研究中尺度电离层行波扰动

针对现有单站电离层行波扰动指数(Single Receiver TID Index,SRTI)探测中尺度电离层行波扰动时探测周期范围有限的问题,本文提出了一种改进的SRTI方法,以提高探测扰动周期的适用范围.介绍了利用SRTI和改进的SRTI探测中尺度电离层行波扰动的原理,从理论上分析比较了二者探测扰动周期范围的能力,并采用美国加州南部的5个IGS站2012年年积日189的GPS观测数据,对电离层扰动进行了分析.结果显示在21∶30—23∶00LT时,扰动观测序列存在周期为15min和39min的扰动波,但是现有SRTI方法只探测到了前者,而改进的SRTI法很好地探测到了两个周期的扰动波,表明其对短周期和较长周期的扰动均具有较好的灵敏性.利用改进的SRTI法计算的扰动观测序列,应用傅里叶变换相位差分法估计了电离层扰动的传播参数,其结果总体上与前人研究成果一致,这表明改进的SRTI法完全可以应用于电离层行波扰动的研究中,而且由于计算简单,在处理大量数据时具有一定优势.     

固定模糊度的精密单点定位几何定轨方法及结果分析

传统的基于PPP(precise point positioning)模式的定轨方法采用浮点解,导致其定轨精度及可靠性较双差固定解稍差。为了进一步提高PPP模式事后定轨的精度和可靠性,利用2012年1月2～7日全球IGS跟踪站数据计算出当天所有卫星的宽巷和窄巷FCB产品,实现了GRACE卫星固定PPP整数模糊度的精密定轨。并将定轨结果分别与GFZ事后精密轨道、K波段测距结果进行比较,分析其内外符合精度。实验结果表明:与GFZ提供的事后精密轨道相比,GRACE-A卫星单天轨道固定解的精度为R方向2～3cm,T方向大部分优于2cm,N方向优于2cm,较之浮点解的定轨结果3个方向分别改善了约19%、30%、50%;GRACE-B卫星3个方向精度分别为2～3cm、2cm左右、1～2cm,较之浮点解各方向也有同等程度的改善。与K波段测距结果相比,浮点解的KBR残差STD均值为22.6mm,固定解为16.4mm,比浮点解提高了约28%。可见,PPP模糊度固定解明显改善了低轨卫星的定轨精度,能提供更可靠的轨道服务。     

震前电离层TEC异常探测新方法

本文提出一种利用时间序列法(ARIMA模型)进行震前电离层异常探测的新方法.首先,对比分析了该方法与传统探测方法(四分位距法、滑动时窗法)预测TEC背景值的精度.结果表明,时间序列法预测背景值的精度要明显高于传统方法,且预报背景值的平均偏差要比传统方法小2倍左右,说明传统探测方法预测的背景值具有较大系统偏差.为更准确地探测震前电离层扰动,除了得到准确的参考背景值,还需得到更加合理的探测限值,由此本文提出一种更为合理的限差确定策略.最后,以2012年1月10日苏门答腊岛7.2级地震为例,利用该方法分析了其震前电离层的异常扰动情况,并验证了该方法的有效性,实验结果表明:在震前第13天、第8~9天、第1~2天和地震当天电离层均会发生较为明显的异常.而且,其正异常(观测值高于正常值)一般发生在震中以北,距发震时间相对较远;负异常(观测值低于正常值)则在震中各方向均会出现,且距发震时间较近.同时,通过对异常结果分时段统计,发现在发震时刻前,距发震时刻越近的时段发生异常的频率越高,此规律将会对未来更为准确的预报发震时段提供重要参考.     

宽巷载波相位模糊度小数偏差时变特性分析

对使用序贯最小二乘估计非差宽巷FCB的方法进行论述,指出其不足在于事先假定了单天内的(接收机端和卫星端)宽巷FCB稳定不变,而对其时变性质缺少讨论与分析。处理了全球350个IGS测站共10d的GPS观测数据,从站星非差FCB、站间单差FCB序列两方面对接收机端宽巷FCB的时变特性进行详细的分析和讨论。数据处理结果表明:①在没有周跳的连续弧段内非差宽巷FCB的历元平滑结果具有较好的稳定性,使用不少于90个历元(45min)的数据即可收敛到0.1周以内保持精度稳定,因此,建议计算非差宽巷FCB的最短弧段不应少于45min;②接收机端宽巷FCB在每一天内随时间变化速率不一样,一天内最大变化量可以达到0.3周,并且接收机重启会使其重新赋值,破坏FCB值的连续性。关于接收机端宽巷FCB时变特性的分析表明文献[4—5]等的序贯最小二乘法所依据的假设前提并不可靠。为获得更高精度的非差卫星宽巷FCB估值,对于接收机重新启动的观测数据,需要新增一个接收机FCB参数;而对于接收机FCB的时变特性,可以在估计时将其作为随机游走过程进行估计。     

实时精密单点定位精度与收敛性分析

介绍了目前国际全球定位系统服务（IGS）组织提供的实时精密轨道和精密钟差改正系数（ROCC）的基本参数以及能够进行实时精密单点定位软件（BNC）（即BKG Ntrip Client,由BKG开发的一款用于实时同步接收、解码及转换的GNSS数据流管理软件）。选取了25个全球IGS跟踪站,并基于BNC软件分析了IGS提供的15种ROCC产品对测站实时精密单点定位精度与收敛性的影响。实验结果表明：采用BNC软件,15种ROCC产品均能在平均15min的时间收敛,并且在N、E方向达到6～8cm,U方向10～20cm的定位精度;且不同ROCC产品其收敛时间和定位精度都存在一定的差异。     

精密单点定位估计GPS卫星的P1-C1码偏差及稳定性分析

给出了利用精密单点定位（PPP）技术估计GPS卫星P1-C1码偏差的数学模型,并以BRUS、GODE、SHAO和NIST四个跟踪站2010年10月份一个月的观测数据为例,采用PPP方法计算了所有GPS卫星的P1-C1码偏差,并与欧洲定轨中心提供的P1-C1码偏差进行了比较,结果表明：四个站估计的P1-C1码偏差精度均可达到几个厘米。一个月的计算结果表明：卫星的P1-C1码偏差在一个月内变化平缓。     

山西运城东郭井水温梯度测试及其结果分析

山西运城东郭观测井是山西省"十五"项目新建的地下流体物理观测井,于2007年10月12日进行数字观测正式产出资料。根据"十五"前兆台网《SZW-1A型数字式温度计(V2004)》安装条件要求,2007年12月25日对观测井进行了一次水温梯度测试,目的是了解该井井水温度背景值,确定水温观测部位,明确井筒中的热系统与含水层的关系,为下一步分析水温微动态提供参考依据。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位研究

讨论了GPS/GLONASS组合精密单点定位的数学模型,并以IRKJ跟踪站的观测数据为例,分别利用GPS和GPS/GLONASS组合两种方式进行精密单点定位解算。计算结果表明,当GPS观测卫星数较多(9~10颗)时,组合GPS/GLONASS较单系统GPS的精密单点定位精度及收敛速度有一定改善,但效果不明显。当GPS卫星数较少(4~5颗)时,引入GLONASS卫星进行GPS/GLONASS组合精密单点定位,其定位精度及收敛速度较单系统GPS精密单点均有显著改善。     

自适应卡尔曼滤波在GPS/DR组合导航中的应用

针对在观测条件较差的情况下卡尔曼滤波的鲁棒性较差,本文设计了一种自适应卡尔曼滤波模型。通过实际车载GPS/DR组合导航试验,结果表明该模型在观测质量较差的情况下能够抑制较大的偏差,相对于标准卡尔曼滤波模型,其平面定位精度提高了近一倍,达到2～3m。因此,在观测环境较差的情况下建议采用渐消自适应卡尔曼滤波模式进行组合导航。