基于北斗GEO的电离层延迟修正方法比较与分析

电离层延迟是影响导航定位精度的最主要因素。北斗卫星导航系统采用Klobuchar模型修正单频接收机用户的电离层延迟误差,对于双频接收机,可以利用不同频率信号的伪距观测数据解算得到电离层延迟值。为比较两种方法在天津地区的电离层延迟修正效果,利用NovAtel GPStation6接收机(GNSS电离层闪烁和TEC监测接收机)采集到的卫星实测数据进行计算。以国际全球导航卫星系统服务组织(IGS)发布的全球电离层格网数据为参考,对两种方法的修正效果进行比较分析。结果表明,在天津地区,利用双频观测值解算电离层延迟比Klobuchar模型计算结果更加精确,且平均每天的修正值达到IGS发布数据的82.11％,比Klobuchar模型计算值高948％      

卫星导航中电离层误差校正技术现状与发展

电离层误差严重影响着GNSS的定位精度,GPS、BDS、Galileo、GLONASS有不同的电离层误差校正方法.全文概述了电离层误差校正方法,综述了单频电离层误差校正、双频电离层误差校正及多频电离层误差校正等技术的原理与发展现状.在单频电离层误差校正技术中总结了增强系统中的电离层误差校正技术、北斗全球电离层延迟修正模型(BeiDou global ionospheric delay correction model,BDGIM)、Klobuchar模型、单频电离层误差校正技术的优化—附加国际参考电离层(international reference ionosphere,IRI)约束模型和NeQuick-G模型;在双频电离层误差校正技术中重点总结了双频消电离层误差、无电离层组合模型及PPP-RTK技术中电离层误差校正方法;在多频电离层误差校正技术中介绍了高阶项改正和地磁场建模对电离层误差校正技术的优化与改进.最后,对电离层误差校正技术及其改进方法进行了分析,总结了其发展趋势与方向.     

电离层延迟对单频GPS点的影响及改正方法研究

电离层延迟是单频GPS地面沉降监测点的最主要误差源,如何削弱该误差的影响是提高单双频混合地面沉降监测系统精度的关键。采用中国广州南沙单双频混合GPS地面沉降监测网数据进行处理分析,结果表明,在低纬度地区即使基线较短,电离层延迟对单频GPS监测精度影响仍然较大,影响程度随基线长度增加而增大,而且在时间域上有明显的季节性变化规律:2、3月份与8、9月份电离层影响较为显著。利用双频点数据从观测值域对单频点电离层延迟误差进行改正,监测精度提高了57%,改善效果明显。     

基于原始观测值的单频精密单点定位算法

研究了一种基于GPS原始观测值的单频PPP算法。该算法通过增加电离层延迟先验信息、空间和时间约束的虚拟观测方程,将电离层延迟当作未知参数与其他定位参数一并进行估计来高效修正电离层延迟误差。通过使用全球178个IGS站1d的实测数据对本算法的收敛速度、定位精度和电离层VTEC的精度进行检验与分析。结果表明,该算法的收敛速度和稳定性均得到了改善,其静态单频单天PPP解的精度可达2~3cm、模拟动态单频单天PPP解的精度可达2~3dm,并且单频PPP与双频PPP提取的电离层总电子含量平均偏差小于5个TECU,可作为一种附属定位产品使用。     

基于SEID模型的单频PPP双频解算方法研究

提出了利用区域内的双频观测值建立区域SEID模型,利用单频观测值反演得到双频观测值,进而组成双频无电离层组合观测值,实现了单频PPP双频解算。算例结果表明,本文提出的新方法大大缩短了定位收敛时间,显著地提高了单频PPP的定位精度。     

地磁暴对北斗用户伪距定位的影响分析

地磁暴是近地空间经常发生的一种自然现象.发生磁暴时,电离层会发生明显的波动,导致电离层模型改正精度下降,进而影响单频用户定位解算结果.利用哈尔滨、北京、三亚三个地区的观测结果,计算了2017年4月地磁暴发生前后的电离层变化,并分别解算了双频模式、单频基本导航模式和单频增强模式下的伪距定位结果,对比了不同模式定位结果的差异.发现在地磁暴期间,双频定位结果最好,单频增强模式的结果稍逊于双频结果,两种模式一般优于单频基本导航模式.     

利用GPS研究电离层延迟及电子浓度变化规律

电离层是大气层的重要组成部分，电离层对GPS观测信号的折射影响，是GPS测量中最严重最棘手的误差源之一，精确修正电离层折射影响和反演电离层结构，一直是GPS研究和应用中的热点问题，一方面，为提高（特别是单频）GPS测量精度，需研究精确的电离层折射改正模型或其它有效方法；另一方面，利用各类GPS网络所拥有的大量高精度的GPS观测资料可有效提取电离层变化信息，深入了解电离层精细结构、变化规律及其对无线电信号干扰机制，实现对电离层灾害性突发事件的探测和预报，近年来，结合理论研究和实际应用的需要，我们在这领域作了以下几方面的工作：（1）研究如何利用单台双频CPS接收机的观测信息确定电离层延迟改正模型，为小范围的单频用户服务；（2）研究如何建立较大区域的电离层格网模型，进而初步设想利用中国地壳运动观测网络深入研究我国领域的电离层的电子浓度变化规律；（3）研究单频用户如何更好地利用电离层延迟改正信息；（4）研究如何利用GPS网络系统监测电离层的异常活动。     

确定卫星与接收机信号延迟偏差的新方法及其应用

单频ＧＰＳ接收机用户通常需要进行电离层延迟改正,电离层延迟改正量通常来源于电离层延迟改正模型或双频ＧＰＳ基准站信息,后者即是利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数,求解电离层延迟改正量。利用双频ＧＰＳ观测值估计电子含量总数,一个关键总是是去掉卫星与接收信号延迟偏差。     

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。     

新的区域电离层模型及单频长基线精度分析

电离层延迟是影响GPS精密定位的主要因素,对单频接收机的影响尤为明显。介绍了一种新的基于区域双频观测网构建电离层模型的方法,并选取德国境内平均基线超过300 km(最长基线为461 km)的一个长距离观测网连续10 d的数据对模型进行了检测分析。实验证明,基于该电离层模型,网内单频接收机用户可获得接近双频观测数据的解算精度,即使对于200 km的长距离基线,单频数据的基线解算结果都能够达到平面方向6 mm,高程方向2.5 cm。区域电离层延迟模型构造方法可被有效应用于GPS、GLONASS和GALILEO等各类卫星导航定位系统,满足事后、实时或准实时单频接收机精密数据处理的需要。     

利用非组合精密单点定位提取区域电离层延迟及其精度评定

提出了一种利用非组合精密单点定位（PPP）提取区域电离层延迟的方法,并将区域电离层延迟内插至用户站实施单频仿动态PPP,以检验电离层延迟的提取精度。结果表明,电离层延迟内插精度受电离层活动变化影响较小,2 d内均能保证优于1 dm;单频仿动态PPP的定位精度在平面方向约为4~5 cm,高程方向优于1 dm;为便于比较分...     

基于L5的GPS电离层折射误差改正

在分析电离层折射误差模型以及双频改正模型的基础上,在原有的双频数据处理方法之下,利用GPS现代化中新增的L5频率与原有的L1、L2频率进行新的双频组合,再利用双频组合解算来得出电离层折射误差,以取得双频最优改正值,进而即可对GPS的电离层折射误差进行有效的改正。同时,简单介绍利用三频观测值改正电离层折射误差二阶项的方法。这些方法的使用均可提高GPS电离层折射误差的改正精度,从而提高GPS的定位精度,扩大其应用的深度与广度。     

一种序贯平差中长基线模糊度的解算方法

虚拟参考站(VRS)技术是目前GPS网络RTK系统研究领域的热点之一,而参考站间整周模糊度的在线解算则是VRS/RTK的关键技术。本文针对中长基线的整周模糊度解算,采用两步法求解:一是提出了采用消电离层伪距组合和双频相位组合法求解宽巷模糊度,该方法既不需要高精度的P码,也不需要顾及电离层的影响;二是对于解算L1双差模糊度,探讨了采用序贯最小二乘法解算模糊度,提出一种改进的序贯最小二乘方法,本方法既能削弱模糊度解算过程中法方程的病态性,又不影响模糊度固定时间,并结合算例进行了分析。     

顾及大气延迟效应的YG-13A斜距标定

针对大气延迟时变误差影响遥感卫星十三号(YG-13A)斜距标定精度的问题,提出利用顾及大气延迟时变误差的斜距标定方法提高其斜距标定精度的策略。首先,利用基于NCEP气象资料和全球TEC数据的大气延迟改正方法来计算各标定景的大气延迟改正量。其次,将各标定景的大气延迟改正量代入斜距标定模型中。最后,在地面布设高精度角反射器控制点的情况下通过顾及大气延迟时变误差的斜距标定模型求解斜距测量系统误差,从而提高和验证斜距测量精度,角反射器控制点的平面和高程精度均优于0.1 m。利用嵩山遥感定标场地区的4组不同拍摄模式下获得的YG-13A卫星影像数据对比试验表明,相较于传统的斜距定标方法,在顾及大气延迟时变误差的情况下,4组数据的斜距改正值离散度均有所下降。利用太原、天津两个区域3景影像验证斜距改正后的精度,最小值为0.55 m,最大值为0.91 m,均值为0.70 m。试验结果证明了顾及大气延迟时变误差的斜距标定方法的有效性和可行性。     

改进CIR算法在BDS长基线模糊度解算中的应用

长基线条件下,测站间空间相关性弱,电离层、对流层延迟经过双差并不能很好地消除,致使CIR方法在长基线条件下解算模糊度成功率较低。本文通过BDS三频组合选择长波长、弱电离层组合改进宽巷组合系数,选取（-1,-5,6）代替传统的宽巷组合（0,-1,1）,选择弱电离层几何相位组合（4,-5,2）代替传统的窄巷组合（0,0,1）,并通过将多频点的伪距观测值和确定了模糊度的宽巷相位观测值线性组合消除电离层延迟一阶项。通过实测数据分析,本文提出的算法能够有效解算超宽巷、宽巷模糊度,提高模糊度解算成功率。     

WAAS系统下单频GPS用户电离层延迟改正新方法

对于现有WAAS等差分GPS系统而言,在电离层活动激烈及系统不能正常发送或用户无法正常接收电离层延迟改正信息时,如何确保其所服务区域内单频GPS用户的电离层延迟的实时改正效果,是需要进一步解决的问题。本文提出一种能够同时克服这些不足的单频GPS电离层延迟实时改正方案,并用算例初步验证了其有效性。     

BDS网络RTK中距离参考站整周模糊度单历元解算方法

提出了一种BDS网络RTK中距离(50~100 km)参考站间的双频载波相位整周模糊度单历元解算方法。该方法首先利用B1、B2载波相位整周模糊度间的线性关系选取B1、B2载波相位整周模糊度备选值。利用双频载波相位整周模糊度备选值计算双差电离层延迟误差,根据参考站各卫星电离层延迟误差间的空间关系,使用双差电离层延迟误差构建双差电离层延迟误差的线性计算模型。通过双差电离层延迟误差线性计算模型的建立搜索和确定B1、B2载波相位的整周模糊度。经CORS网实测数据试验算例的验证,该方法只需一个历元的观测数据即可确定参考站间双差B1、B2载波相位整周模糊度,且不受周跳影响。     

基于伪距相位和STPIR组合的北斗三频周跳探测与修复

GNSS周跳探测中,电离层残差法的适用性受数据采样间隔的影响较大,同时联合其它组合观测量进行周跳修复时,周跳修复方程组易出现病态解。针对这些问题,文中提出一种可靠的北斗三频周跳探测与修复算法,通过构造北斗三频电离层残差组合观测量,进行二阶历元间差分,基于三频伪距相位组合优选理论,选取适用于北斗三频数据的伪距相位组合,结合两种组合观测量,优选条件数较小的组合系数矩阵进行周跳修复,最后通过北斗三频实测数据验证,结果表明:在数据采样间隔较大的情况下,利用构建的三个组合观测量可以探测出北斗三频原始数据中的所有周跳,具有很好的修复效果。     

组合电离层残差与改进的码相伪距探测与修复周跳研究

传统码相组合算法能探测7～8周以上大周跳,而传统的电离层残差法仅对于±4周以内的周跳可实现唯一分离,这限制了两者组合的应用.针对这一问题,对码相组合探测与修复周跳方法进行改进,使得改进的码相组合与电离层残差法能够完全探测周跳.经理论与实验分析,组合改进的码相组合法与电离层残差法两者结合能够完全探测采样间隔小于10 s观测数据中的周跳,对动态非差观测值数据的周跳自动探测与修复有极佳的效果.     

针对GF-1遥感影像的基于影像与基于辐射传输模型的两种交叉定标方法比较

"高分一号"配置了4台16m分辨率多光谱宽幅(WFV)相机,组合观测幅宽达到800km。为了将其应用于定量遥感,需要对其进行精确的辐射定标。目前针对高分一号卫星有两种交叉定标方法,都在传统方法的基础上进行了改进。一种是基于影像的交叉定标方法(image-based),另一种是基于辐射传输模型和二向反射分布函数的交叉定标方法(RTM-BRDF)。本文采用这两种方法对高分一号(GF-1)的4个相机进行辐射定标,并对这两种方法进行了对比分析,发现对于WFV2和WFV3这两个近似星下点成像相机,image-based方法可以得到精度较高的辐射定标系数,而对于WFV1和WFV4这两个非星下点成像相机来说,RTM-BRDF方法得到的定标系数精度较高。因此,最终将两种方法结合给出GF-1 4个相机最终的定标系数。