区域电离层TEC的变化研究

电离层延迟是影响全球卫星导航系统精密定位的主要误差源之一。本文介绍了常用的NeQuick模型和IRI模型,利用两模型进行了中国地区电离层TEC相关计算,将计算值与电离层参考值进行比较,得出了关于区域电离层TEC的有益结论。     

2017年9月磁暴期间电离层TEC变化分析

为了进一步研究磁暴对电离层总电子含量变化的影响,基于2017年9月6日太阳爆发X93级特大耀斑并引发磁暴现象,文中将iGMAS提供的全球电离层总电子含量格网数据与中国科学院空间环境预报中心(SEPC)提供的磁暴环电流指数进行相关性分析,并重点分析了磁暴过程中不同阶段环电流指数与全球不同纬度带电离层总电子含量变化的相关性及影响,结果表明:1) 此次特大耀斑爆发13小时后发生大磁暴,磁暴主相阶段环电流指数与滞后1 h的电离层总电子含量相关系数为-0999 7,即随着磁暴加剧电离层总电子含量迅速增加,恢复相阶段迅速减少并趋于稳定;2) 电离层总电子含量变化随磁暴环电流指数变化而变化,两者变化趋势一致,磁暴强度与电离层总电子含量变化呈强负相关性,磁暴对不同纬度带的电离层总电子含量影响趋于一致,影响程度大小由高纬至低纬逐渐递减;3) 磁暴对不同纬度带的电离层总电子含量变化影响不同步,其影响存在由高纬逐渐延伸至低纬,磁暴主相阶段对不同纬度带的影响时延约为1 h,恢复相阶段时延逐渐消失,电离层电离层总电子含量变化趋于稳定;[JP2]4) 此次磁暴恢复相阶段出现的电离层总电子含量异常变化,还有待进一步研究分析。      

GNSS电离层TEC和闪烁接收机监测

GAMIT／GLOBK是全球应用最广泛的高精度GPS数据处理软件之一,不仅在高精度定位方面得到应用,而且在全球地壳板块运动监测、电离层监测和GPS气象学等领域也得到广泛应用。本文介绍了在Windows7系统下实现Ubunru Kylin16.04桌面版系统的安装,并在Ubuntu Kylin系统平台下安装、更新最新版GAMIT／GLOBK10.60,并利用中国及其周边IGS站观测数据进行基线解算和网平差,验证了软件安装的正确性。      

基于地基GPS研究台风引起电离层TEC的变化特征

利用GPS研究电离层,具有其他探测技术所没有的全天候、高分辨率、大范围等优点.本文采用双频GPS数据提取区域电离层电子浓度总含量（TEC）,并结合全球电离层地理（GIM）数据,借助滑动四分位距法建立TEC背景值.研究了台风“莫兰蒂”对其经过区域及登陆地点电离层TEC的影响.分析表明,台风登陆厦门前一天,厦门地区电离层TEC发生了较强的正扰动,登陆后第二天,TEC发生了小尺度的负扰动;台风临近台湾岛前,东南沿海和台湾岛区域电离层出现了大范围的正异常扰动,其值为15～20 TECU,持续时间10 h.结合厦门和台湾岛的地形,推测此次TEC异常原因是由于台风所激发的声重力波传播到电离层高度,造成了电离层的异常扰动.      

低纬度地区CORS服务电离层TEC的特点分析与比较

针对低纬度地区CORS服务实时定位精度和可靠性问题,对高中低纬度地区电离层扰动程度进行试验分析。试验表明,低纬度地区电离层活动比较活跃,在北京时间14:00—15:00之间电离层TEC出现峰值,即电离层活动最为活跃。为了获取可靠的实时定位精度、整周模糊度固定解及快速的初始化时间,建议网络RTK用户在此期间避开作业。     

利用神经网络预报短期电离层TEC变化

利用神经网络,基于IGS提供的(40°N,115°E)网格点TEC数据,本文构造了该点处提前一天的TEC预报模型。神经网络模型的预测目标是待预测日一天内的12个TEC数值。输入参数包括预测日前一日的太阳黑子数、地磁Kp指数、预测日前27天的太阳黑子数三角函数拟合参数,以及预测日前2天16个Kp指数的多项式拟合参数。实验结果表明训练后的神经网络模型可以反映出不同季节的TEC周日变化以及地磁暴情况下的TEC特征。     

全球电离层TEC数据统计分析与全局趋势分析

以IGS发布的电离层TEC数据为样本,通过三维图、等值线图、频率直方图等对数据进行统计分析,得出电离层TEC在时间和空间上的变化规律.对全球电离层数据进行球谐函数拟合,并通过分析找出其最合适的阶数.     

Monitoring Seasonal Variations of Ionospheric TEC Using GPS Measurements

The regional ionospheric model is adopted to determine satellite-plus-receiver differential delay. The satellite-plus-receiver differential delay is estimated as constant values for each day. Dual-frequency GPS pseudo-ranges observables are used to compute vertical TEC (VTEC). All the monthly mean VTEC profiles are represented by graphs using GPS data of the Beijing IGS site between 2000 and 2004. The monthly averaged values and amplitudes of VTEC are also represented by graphs. The results indicate that the VTEC has seasonal dependency. The monthly averaged values and amplitudes of VTEC in 2000 are about 2 times larger than that in 2004. The maximum VTEC values are observed in March and April, while the minimum VTEC values are observed in December. The seasonal variations trend is found to be similar after polynomial fitting between 2000 and 2004.     

2018年8月磁暴期间北斗GEO卫星电离层TEC时空变化分析

基于北斗GEO卫星独有的静地特性,本文利用其观测数据提取电离层TEC进行磁暴期间电离层TEC时空变化研究。同时利用全球电离层格网图GIM值进行试验对比,结果表明：北斗GEO卫星提取的TEC与GIM模型值变化趋势一致,并且前者可更有效地监测电离层的细微扰动变化。在此次磁暴发生期间,亚太地区电离层TEC变化及扰动响应特征在纬度方向差异明显。其中南北半球较高纬度区域,电离层TEC在磁暴主相阶段主要表现为正响应扰动,而赤道及北半球较低纬度区域,电离层TEC在磁暴主相及恢复相阶段均产生了强度更大、持续时间更长的正响应扰动。结合现有研究,认为造成此次电离层异常扰动的激励因素主要为东向快速穿透电场的增强及热层中性成分的变化。试验结果也证明了GEO卫星可以精准有效地监测在磁暴发生时电离层TEC的变化规律及不同空间位置处TEC产生的扰动响应特征。     

利用GPS双频数据进行区域电离层TEC提取

目的 从利用GPS提取区域电离层总电子含量(total electron content,TEC)的基本原理出发,解决了伪距观测值优化以及硬件延迟(DCB)处理问题,并将提取的TEC信息与欧洲定轨中心(CODE)计算的全球电离层(GIM)模型内插值应用在单频精密单点定位中,进行电离层延迟改正实验。结果表明,利用本文提取的TEC值进行单频精密单点定位电(PPP)离层延迟改正时,点位精度能提高到0.2～0.4m左右,明显优于利用GIM内插值的改正精度。     

太阳耀斑的GPS监测方法及实例分析

利用GPS伪距与载波相位联合数据处理的方法,分析了2000年7月14日太阳耀斑爆发期间,武汉、北京、乌鲁木齐GPS观测数据得到的电离层TEC,提出了利用多项式拟合计算由耀斑引起的电离层TEC增加量的方法。     

利用时间序列分析预报电离层TEC

以IGS发布的电离层总电子含量(total electron content,TEC)数据为样本,利用时间序列分析进行预报。将TEC时间序列分解为趋势项、周期项和随机项的组合,并利用相关系数和偏相关系数确定模型阶数。对IGS提供的2008年TEC数据进行预报分析,结果表明,采用时间序列分析能达到较高精度,预报7 d时的平均相对精度为87.75%,预报精度大于60%的预报值占所有预报值的95%以上,预报精度大于85%的预报值占所有预报值的72.6%,95.3%的预报残差小于±3 TECU。     

两种GPS测定电离层电子密度模型的探讨

详细推导出利用GPS双频码距及载波相位观测值进行电离层电子密度求定的Klobuchar模型以及Georgiadou模型,给出了求定这两种模型参数的数学表达,从理论上指出该两种模型适合单历元解算的基本条件,通过实例进行了两种模型的电离层修正误差及误差频率的分析和比较。结果证明,与Klobuchar模型相比,Georgiadou模型具有表达形式简单,对模型参数的初值精度要求较低,数据利用率较高,参数估计精度较高等优点。     

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GPS监测两起太阳耀斑事件的结果分析

利用59个数据质量良好的IGS跟踪站的观测数据,对2000年7月14日爆发的X5.7级的太阳耀斑和2001年4月15日爆发的X14.4级的太阳耀斑所引起的TEC的变化情况进行了计算和分析。计算结果显示对于两起X级的太阳耀斑,绝大部分向日面跟踪站均有不同程度的响应,综合分析两起太阳耀斑发生期间TEC的响应情况,得出了TEC变化与地方时以及地理位置等的对应关系。     

精密单点定位的高阶电离层误差改正研究

描述了高阶电离层误差对精密单点定位(precise point positioning,PPP)的影响公式,并通过实验分析了该误差对PPP静动态定位的影响。数值结果表明,改正电离层高阶项误差可以mm级提高PPP静动态定位精度和缩短动态定位的收敛时间。     

基于GPS数据的地震前电离层TEC异常研究

选取印度洋区域7个IGS站,运用2004年12月26日印度洋地震前后共计25 d的GPS观测数据,计算出高时空分辨率的VTEC。综合考虑了太阳和地磁活动参数,运用统计分析的方法,详尽阐释了地震发生前TEC减小的电离层异常现象。     

用双频GPS观测值建立小区域电离层延迟模型研究

介绍了用双频GPS伪距观测值建立区域性电离层模型的基本原理和方法。模型的初步结果表明,该电离层模型建立后,可为覆盖区域内的广大单频用户提供在天顶方向优于0.4m精度的电离层延迟改正量,且具有30min以内天顶方向优于0.4m的预报精度。     

混沌特征参数对神经网络预测电离层TEC的影响分析

利用国际GNSS服务组织(IGS)提供的东经115°经线上不同纬度处一年的电离层总电子含量(TEC)时间序列数据,研究了如何进一步提高基于神经网络方法预测电离层TEC的效果。研究表明:电离层TEC的预测误差与电离层TEC时间序列的最大Lyapunov指数与该序列均值的乘积具有较强的相关性;而且与时间延迟和嵌入维数的选择是否恰当也有着密切关系。