电离层高阶项改正对参考框架实现及测站坐标的影响分析

根据电离层高阶项改正模型,确定了高阶项延迟对不同GPS观测量的影响量。根据IERS协议2010推荐的最新模型,对全球均匀分布的104个IGS基准站数据进行了重新处理,研究了电离层高阶项延迟(二、三阶项)对坐标参考框架实现及测站坐标的影响,量化了不同地磁模型下的高阶项改正影响变化。结果表明,电离层延迟高阶项改正对参考框架原点有较大影响,犣方向的平移可达20mm,犡、犢方向的平移所受的影响相对较小,大部分维持在5mm以下;电离层高阶项延迟会引起测站坐标变化的区域性偏移现象;地磁模型的不同会导致参考框架原点犣方向有着约10mm的变化,在局部区域也会引起显著的测站坐标变化差异。最后对电离层高阶项改正的影响结果进行了分析与讨论。     

电离层延迟高阶项对GPS精密单点定位精度影响分析

随着GPS卫星轨道、钟差及各种误差修正模型的不断精化,静态精密单点定位(PPP)定位精度达到mm级,进行电离层延迟高阶项较小量级的误差改正研究,对改进PPP数据处理策略具有重要的参考价值。本文利用分布在不同地理纬度的5个IGS跟踪站3天的观测数据,对比分析了电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度及静态PPP定位精度的影响。分析结果表明,电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度的影响分别为cm级和mm级,对低纬度地区PPP定位精度的影响大于3 mm,但对中高纬度的测站观测值、定位精度的影响比低纬度地区小很多。      

长距离网络RTK区域电离层延迟实时改正

针对网络RTK基线过长时电离层延迟的相关性就会减弱的问题,本文提出了一种长距离网络RTK区域电离延迟改正模型。首先利用已知载波值和确定的非差参考模糊度计算基准站的电离层延迟,进而传播至流动站,最后内插计算流动站电离层延迟,得到电离层延迟改正。通过实测CORS数据进行验证,结果表明,该算法可使长距离网络RTK达到厘米级精度的定位结果。     

高阶电离层延迟改正对精密单点定位的影响

利用BJFS和SHAO两个测站2016—2017年的观测数据,研究了高阶电离层延迟改正对静态精密单点定位PPP(Precise Point Positioning)的影响。实验结果表明:高阶电离层延迟改正对静态PPP的收敛时间没有影响;高阶电离层延迟改正对PPP定位在N-S方向影响最为显著,出现向南偏移的趋势,对BJFS测站的影响值为0.5～1.5 mm,对SHAO测站的影响值为0.5～3.0 mm;在U-D方向次之,出现垂直方向向上的偏移趋势,对BJFS测站的影响值为-0.5～0.0 mm,对SHAO测站的影响值为-0.5～1.0 mm;在东西(E-W)方向影响最小,对两个测站的影响值都在-0.2～0.2 mm,可以忽略不计;而且随着纬度的增加,对E、N、U这3个方向分量的影响越来越小。     

顾及电离层延迟高阶项改正的精密单点定位

给出了顾及电离层二阶项和三阶项延迟改正的非差精密单点定位(precise point positioning,PPP)模型。利用全球均匀分布的38个IGS跟踪站,对比分析了不同纬度、不同电离层环境下电离层高阶项延迟对GNSS观测值以及静态PPP解算的影响。实验结果表明,电离层高阶项延迟对低纬度地区的静态PPP的定位结果影响最为显著,可达3～5mm;而对高、中纬度的影响则较小,分别为亚mm和mm级水平;且其影响主要体现在南北(N)方向,呈向南偏移的趋势,尤其是在低纬度地区,该分量可达3mm以上,是E方向和U方向的2～3倍。此外,电离层活跃程度对定位结果也有一定影响,其活跃期影响值相对于平静期影响...     

电离层延迟对星载InSAR精度的影响

针对电离层对L、P等较长波段的星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)成像产生的相位延迟效应会造成InSAR精度下降的问题,建立电离层相位延迟模型,分析背景电离层TEC对不同波段SAR信号的距离和相位延迟,给出了TEC和SAR相位延迟之间的关系曲线;提出用沿电磁波传播斜距上的电子积分总量STEC来代替垂测TEC,采用简化射线描迹方法进行STEC估计,提高了TEC计算精度;通过仿真实验分析不同TEC分布模型对InSAR精度的影响。实验结果表明,因干涉测量中基线估计的补偿效应,使得成像范围内等量分布的TEC对测量精度无明显影响;成像范围内TEC值随空间位置不同而发生变化时,对InSAR的精度将产生较大影响,需要考虑电离层的校正。     

高阶电离层在GNSS对流层参数估计的影响

为了研究高阶电离层在全球卫星导航系统(GNSS)对流层参数估计中的影响.在太阳活动平静期和活跃期,分别选择亚太地区的8个MGEX (Multi-GNSS Experiment)跟踪站.通过GAMIT10.71分析了高阶电离层延迟在北斗二号(BDS-2)、北斗三号(BDS-3)、GPS、GLONASS和Galileo对流层参数估计的影响.实验结果表明：太阳活动平静期,高阶电离层延迟对于Galileo的对流层天顶总延迟(ZTD)、可降水量(PW)和南北梯度(NSgrad)影响最大分别达到7.70 mm、1.26 mm和6.77 mm;高阶电离层延迟对于GLONASS的对流层东西梯度(EWgrad)影响最大达到9.30 mm.太阳活动活跃期,高阶电离层在GNSS对流层参数估计中产生了更大影响.其中,高阶电离层延迟对于BDS-2的ZTD和PW影响最大分别达到21.30 mm和3.49 mm;高阶电离层延迟对于Galileo的对流层NSgrad影响最大达到19.87 mm;高阶电离层延迟对于GLONASS的对流层EWgrad影响最大达到了21.21 mm.实验结果进一步表明：高阶电离层在GNSS...     

适用于不同尺度区域的Klobuchar-like电离层模型

导航定位中运用最广泛的电离层修正模型是Klobuchar模型,但经典的Klobuchar模型不能满足日益增长的导航定位精度的需求,因此不同的精化模型被提出。本文利用GIMs分析了夜间电离层随地方时的变化和电离层电子总含量随纬度的变化情况,在对各种适用范围较广的模型精化方案进行归纳总结的基础上,提出了一种适用于不同尺度区域的Klobuchar-like模型,并利用不同太阳活动时期不同季节的GIMs建立了适用于单站、大区域和全球的Klobuchar-like模型、14参数Klobuchar模型和8参数Klobuchar模型。Klobuchar-like模型单站、区域、全球的修正率分别达到了92.96%、91.55%、72.67%,均高于14参数、8参数Klobuchar模型和GPS Klobuchar模型,表明了该模型的有效性与实用性。     

全球定位系统的新进展(讲座五)——信号时延差对电离层延迟的影响

介绍电离层延迟改正时需要顾及信号时延差影响的原因,同时讨论并推导了采用各种双频信号进行测距时的电离层延迟模型。     

Understanding the role of the ionospheric delay in single-point single-epoch GPS coordinates

The ionospheric delay is the main source of error for single-point single-epoch (SPSE) GPS positioning when using single-frequency receivers. In contrast to the common slant approach, in this article we focus on its effect in final coordinates through the study of bias propagation in SPSE positioning: we first show an analytical resolution for the propagation problem with highly symmetric satellite configurations. To overcome some of the disadvantages of this first method, we use Santerre’s technique and, finally, present a new numerical methodology that allows us to generalize for a real geometry and obtain an average ionospheric positioning error over a given site. From the results obtained, four working hypotheses that relate the ionospheric shape above the receiver with final position errors are presented and tested. These four hypotheses, which agree with average ionospheric positioning error in 95% of the studied cases, can be related to the construction of the design matrix. Finally, these hypotheses have been used to address a situation where the ionospheric delay is corrected with an ionospheric model.     

顾及高阶电离层延迟的BDS-3/GPS长基线网解精度分析

为了减弱BDS-3/GPS基准站数据处理中电离层延迟的影响,从而提高基准站坐标解算精度,采用BDS-3/GPS双频载波无电离层线性组合消除电离层延迟一阶项的影响,并引入全球垂直总电子含量VTEC文件削弱电离层延迟高阶项的影响.通过设计对比实验对24个MGEX基准站进行解算,分析了BDS-3和GPS解算过程中电离层延迟高...     

Galileo改正电离层折射误差高阶项的方法

在研究电离层折射对Galileo测量的影响及电离层折射误差模型的基础上,针对Galileo系统中的4个频率,提出运用四频观测值将电离层折射误差改正至三阶项的方法,并推导了四频载波相位观测值无电离层折射组合方程,从而进一步提高了Galileo的定位精度。     

三频BDS电离层延迟改正分析

针对电离层改正会引起观测噪声放大,尤其三频二阶改正致使观测噪声被过分放大的不足,该文分别推导了BDS电离层双频一阶改正、三频一阶改正和三频二阶改正模型及三频载波无电离层组合模型。改正电离层延迟的同时会不同程度地放大观测噪声,为此分析比较了各种方法改正后的观测值精度和观测噪声,并对不同方法的应用进行了分析。     

区域实时电离层延迟精化模型研究

研究电离层延迟的精化模型是一条高精度提取区域电离层延迟的可靠途径。常用的电离层延迟多项式函数模型,忽略了电离层延迟的局部特性,限制了建模精度,也不利于分析建模方法对模型求解精度的影响。针对多项式函数模型存在的不足,该文提出了电离层延迟的IDPB模型,将电离层延迟分为概略值和修正值两部分进行解算,解决拟合曲面的光滑度和逼近精确度之间存在着矛盾。结合JSCORS参考站的实测数据进行分析验证,IDPB模型可以提高电离层延迟解算的精度,同时可以缓解多项式函数模型解算的各时段电离层延迟的不连续性。     

电离层延迟的区域CORS数据实时监测

针对区域电离层变化情况较为复杂,所确定的电离层模型系数难以反映其短时间内的变化情况问题,该文提出了利用旋转地图内插结合曲面拟合模型实现区域电离层实时监测方法。采用旋转地图内插IGS提供的电离层数据,能够有效补偿电离程度与太阳位置的强相关性,提高总电子含量内插精度;基于曲面拟合模型对区域电离层进行实时监测,实现了模型系数的实时更新。利用JSCORS网的双频观测数据,采用曲面拟合模型建立了实时的区域电离层监测模型,数据计算结果表明,其网内外精度分别优于0.81TECU和0.96TECU。     

三种电离层延迟多频修正算法的比较

电离层延迟多频修正算法在修正电离层延迟的同时会放大观测噪声等伪距误差的影响。分析了电离层延迟双频修正、三频一阶修正和三频二阶修正三种修正算法及观测噪声的影响。以Galileo系统的四个载波频率为例,对不同频率组合下三种修正算法进行了比较。结果表明电离层延迟多频修正中,并不是观测量的频点数越多或修正掉的高阶项越多修正精度越高,还与观测伪距噪声的大小以及采用的修正方法有关。为多频测距系统的电离层延迟修正算法和最佳频率组合设计提供了一种可行的分析方法。     

Klobuchar电离层延迟改正模型精化方法的研究

在GPS导航定位中,单频接收机利用导航电文发播的Klobuchar电离层改正模型对电离层误差进行改正,但改正效果不太理想,为了提高其改正精度,并利用它进行电离层实时预报,我们通过电离层电子含量实测数据,对其进行精化,以满足要求。本文在原有Klobuchar电离层改正模型精化的基础之上,提出了一种新的精化方法,并对两种方法进行了比较研究,结果表明这两种精化方法对电离层的改正均有很好地提高,且本文提出的方法更优良。     

不同因素下的ZTD端部效应影响分析

任何平滑拟合方法对实际资料处理时均会产生端部效应,即处理结果在资料(弧)段的两端精度较差,端部效应问题,已成为区域GPS气象网准实时PWV(可降水量)解算的重要问题之一。Bernese数据处理软件在解算对流层天顶延迟方面独树一帜,以中国境内和其周边共5个IGS站2012年某天的数据为解算实例,在简要介绍Bernese解算对流层产品的基础上,采用单一变量的原则,研究分析不同截止高度角和时间分辨率对数据处理结果的端部效应影响和误差量级,并给出参考性建议。     

Monitoring the quality of GPS station coordinates in real time

This paper evaluates various statistical process control algorithms for monitoring the quality of GPS station coordinates in real-time kinematic applications. Real-time detection of small but persistent shifts in GPS coordinates is critical for applications requiring automatic and reliable results in deformation monitoring. Examples include monitoring of dams, high-rise buildings, bridges, tectonic movements, landslides and so on. The conventional cumulative sums (Cusums), the robustified and self-starting Cusums, the adaptive Cusum and the exponential weighted moving average are some of the control charts applied to real-time-kinematic (RTK) data in field experiments. All control charts have been evaluated for their effectiveness in detecting an actual but intentional deformation shift of at least 0.5 standard deviations from a target mean. The observations used in testing these control charts had initially been assumed to be independent and follow a normal distribution, but later, their serial correlation was taken into consideration. These results show that the self-starting but robustified Cusums as well as the exponentially weighted moving average charts are suitable and efficient tools in monitoring quality in the RTK data. All presented control charts are implemented as modules in a software package being developed by the Technical University of Crete.