GPS双频观测值差分码偏差估计及精度分析

接收机仪器偏差中的码偏差是影响电离层中电子总含量求解精度的重要因素,若忽略仪器的码偏差对电离层的影响,将会给电子含量的求解带来9～30 TECU偏差,因此对接收机码偏差的精确求解至关重要.本文基于6个欧洲站6天的GPS双频观测数据,在最小二乘的基础下,联合4阶球谐函数模型估算接收机中的差分码偏差,将求解的结果与CODE分析中心电离层产品所给出的结果进行对比分析,并对接收机差分码偏差估算的结果进行精度的评定,结果表明:文中估算方法所得的结果与CODE分析中心中电离层产品给出的结果基本一致,且估算的精度较高,因此,该方法对差分码偏差的提取具有一定的有效性.      

多频多模接收机差分码偏差的精密估计与特性分析

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）探测大气电离层需要精确处理由接收机差分码偏差（differential cade bias,DCB）引起的系统误差。准确掌握接收机DCB的多时间尺度精细变化等特性是联合美国GPS、中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）和欧盟Galileo等多GNSS技术监测电离层所面临的主要科学问题之一。为此,提出了基于零基线精密估计站间单差接收机DCB的方法,并对站间单差接收机DCB的日加权平均值进行了分析。基于4台多模接收机采集于2013年的双频观测值,揭示了站间单差接收机DCB的变化可能受3种因素的影响,即接收机内置软件的版本升级（实验中引起了约3 ns的显著增加）、拆卸个别接收机所导致的观测条件改变（实验中引起了约1.3 ns的显著减少）和估计方法的误差（引起了与导航系统卫星几何结构重复性相一致的周期性变化）等。     

Swarm低轨卫星星座的GPS接收机差分码偏差估计

差分码偏差(differential code bias,DCB)是指由全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)信号接收和发射硬件导致的频率相关的偏差项,对电离层估计有显著的影响,在利用GNSS观测数据提取电离层总电子含量时需要被精确修正,研究利用低轨卫星的星载GNSS观测数据估计DCB尤为重要。使用Swarm星座3颗卫星GPS接收机2016年1月的双频观测值,设计了独立估计和联合估计两种估计方案,采用附加限制条件的间接平差方法对GPS卫星以及星载接收机的DCB进行估计。以中国科学院和德国宇航中心的DCB产品作为参考,分析了两种估计方案的精度和稳定性,相较于独立估计方案,联合估计方案得到的GPS卫星DCB的稳定性较独立估计方案提高了16.6%,且与参考DCB具有更好的一致性。     

利用非组合精密单点定位技术确定斜向电离层总电子含量和站星差分码偏差

联合双频GPS数据,利用相位平滑伪距算法,可得到包含斜向电离层总电子含量（slant total electron content,sTEC）、测站和卫星差分码偏差（differential code bias,DCB）的电离层观测值（称之为＂平滑伪距电离层观测值＂）,常应用于与电离层有关的研究。然而,平滑伪距电离层观测值易受平滑弧段长度和与测站有关的误差影响。提出一种新算法：利用非组合精密单点定位技术（precise point positioning,PPP）计算电离层观测值（称之为＂PPP电离层观测值＂）,进而估计sTEC和站星DCB。基于短基线试验,先用一台接收机按上述两种方法估计sTEC,用于改正另一接收机观测值的电离层延迟以实施单频PPP,结果表明,利用PPP电离层观测值得到的sTEC精度较高,定位结果的可靠性较强。随后,选取全球分布的8个IGS（internationalGNSS service）连续跟踪站2009年1月内某四天的观测数据,利用上述两种电离层观测值计算所有卫星的DCB,并将计算结果与CODE发布的月平均值进行比较,其中,平滑伪距电离层观测值的卫星DCB估值与CODE（Centre for Orbit Deter mination in Europe）发布值的差别较大,部分卫星甚至可达0.2～0.3 ns,而PPP电离层观测值而言,绝大多数卫星对应的差异均在0.1 ns以内。     

GPS观测数据中的仪器偏差对确定电离层延迟的影响及处理方法

差分码偏差（DCB）是电离层总电子含量（TEC）监测和建模的主要系统误差,卫星DCB也是卫星导航系统导航电文的重要参数。研究了卫星DCB的估计算法,推导了不同基准下DCB的转换公式,利用北斗观测实验网解算了2013年北斗卫星的DCB。在同一基准下分析了北斗卫星DCB的稳定性,并与MGEX发布的DCB产品进行了比较分析。实验结果表明,该方法解算的北斗卫星B1-B2 DCB在-9~17 ns之间,北斗卫星DCB的稳定性优于0.4 ns;北斗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）卫星稳定性优于地球静止轨道卫星（GEO）和中圆地球轨道卫星（MEO）;利用北斗观测实验网解算的北斗卫星DCB与MGEX解算结果存在最大约1.7 ns的系统偏差,可能由于测距码的不一致性所致;接收机硬件材质的不同是导致接收机DCB差异的主要影响因素。     

跟踪站分布对非组合精密单点定位提取GPS卫星差分码偏差的影响

提出利用非组合精密单点定位获取跟踪站和卫星差分码偏差(differential code bias,DCB)的电离层观测量,并结合“IGGDCB(institute of geodesy and geophysics DCB)两步法”精确分离电离层斜延迟与DCB参数的新思路。为了研究跟踪站的分布对上述方法提取卫星DCB的影响,本文分别选取欧洲区域集中分布和全球均匀分布的不同数量IGS(international GNSS service)跟踪站,利用太阳活动高峰期间连续15 d的实测数据进行卫星DCB的提取实验,并将结果与CODE(center for orbit determination in Europe)发布的DCB当月产品进行比较。实验结果表明,本文提出的方法可以精确提取卫星DCB,其精度优于载波相位平滑码方法,其中,采用欧洲区域的跟踪站提取差异的RMS优于0.2 ns,而全球分布的跟踪站提取差异的RMS优于0.1 ns,全球布站有利于同时提高RMS和单天解稳定性,并且随着跟踪站数量的增加,卫星DCB单天解的稳定性将会得到提高。     

估计接收机差分码偏差的GPS/BDS非组合精密单点定位模型

在传统多系统非差非组合精密单点定位（precise point positioning,PPP）模型中,电离层延迟会吸收部分接收机码硬件延迟,其估计值可能为负数。提出了一种估计接收机差分码偏差（differential code bias,DCB）参数的GPS（Global Positioning System）/BDS（BeiDou Navigation Satellite System）非组合PPP模型,将每个系统第1个频率上的接收机码硬件延迟约束为零,对接收机DCB进行参数估计,达到了分离电离层延迟和接收机码硬件延迟的目的,降低了接收机钟差和电离层延迟的相关程度。利用4个多星座实验（multi-GNSS experiment,MGEX）跟踪站的GPS/BDS数据进行了静态和动态PPP试验,结果表明,与不估计DCB参数的PPP模型相比,采用估计DCB参数PPP模型后,静态模式下定位精度和收敛速度平均提高了29.3%和29.8%,动态模式下定位精度和收敛速度平均提高了15.7%和21.6%。     

GIM和不同约束条件相结合的BDS差分码偏差估计

现阶段BDS卫星和地面跟踪站数量较少,用BDS单系统获取的DCB精度有限,针对此问题,本文基于CODE GIM,采用两种不同的"零均值"基准约束方案(分别称为约束1和约束2),选取2015年(DOY002-090)MGEX的BDS数据,求解BDS的DCB,并对其进行精度评估。结果表明,两种约束方案下,卫星DCB差值整体趋势一致,DCBC2I-C7I、DCBC2I-C6I的系统性偏差分别约为-3.3ns和1.2ns,接收机DCB的系统性偏差与卫星DCB大小相同,符号相反。相对于约束1,施加约束2后,IGSO和MEO卫星DCB估值更加稳定(DCBC2I-C7ISTD最大改善21%,DCBC2I-C6ISTD最大改善13%),IGSO和MEO卫星的稳定性(分别在0.1ns和0.2ns左右)优于GEO卫星(0.150.32ns)。约束2的DCB估值效果不仅与CAS/DLR产品有较好的一致性(Bias:-0.40.2ns),而且顾及了BDS卫星DCB间的稳定性差异。两种约束方案下,BDS接收机DCB的STD无明显变化,说明约束的选择对BDS接收机DCB的稳定性无明显影响。BDS接收机DCB稳定性整体上优于1ns,中高纬度区域较好(STD 0.4ns左右),低纬度区域稍差(STD 0.81ns)。     

利用GPS载波相位观测值建立区域电离层模型研究

介绍利用载波相位观测值建立区域电离层模型的理论和方法，讨论该模型在实现过程中需要注意的问题，结合具体算例与利用伪距观测值计算的电离层模型的精度进行比较。     

多模多频GNSS差分码偏差估计及电离层建模研究EI北大核心CSCD

电离层延迟是GNSS导航定位中重要的误差源,对电离层进行监测和建模具有重要的意义。GNSS具有覆盖范围广、观测时间长、反演精度高等特点,为电离层监测和建模提供了一种有效的手段。差分码偏差(differential code bias,DCB)包含在电离层观测值中,与电离层总电子含量(total electron content,TEC)参数相互耦合,在电离层建模时需要被精确分离和确定。     

GPS接收机天线相位中心偏差的三维检定研究

根据GPS接收机天线相位中心的几何关系,在超短基线相对定位法的基础上,利用旋转天线,结合精密水准测量,给出了一种天线相位中心偏差三维检验的方法。实例表明,该方法具有较高的精度和可靠性,适合于在野外对GPS接收机天线相位中心偏差进行实际检定。     

GPS多普勒频移测量速度模型与误差分析

利用GPS多普勒频移观测量可以获得高精度的速度测量结果。文中先给出GPS载波相位观测方程，在此基础上，详细推导了GPS多普勒频移测量载体速度的数学模型。然后在相对测量模式下，讨论各种误差对速度的影响。     

地基GPS区域电离层多项式模型与硬件延迟统一解算分析

探讨了利用区域地基GPS双频精码数据建立单层电离层多项式模型中,多项式系数、组合硬件延迟统一平差的数据处理方法。数据分析表明,GPS卫星短弧段的天空视图对电离层多项式建模的影响较大,由此估计的组合硬件延迟解不稳定,电离层模型也存在系统误差,边际效应明显;分段常数的全天电离层延迟多项式建模的数据处理方法可以有效地削弱短时弧段建模的影响,获取一致性、稳定性更好的组合硬件延迟。     

几种地基GPS区域电离层TEC建模方法的比较及其一致性研究

利用GPS实测资料实现了中国区域电离层电子含量建模,比较和评估了多项式模型、三角级数模型和低阶球函数模型的监测精度及存在的问题。研究表明,在平静电离层的条件下,多项式模型和低阶球函数模型拟合的精度较好,但前者存在明显的边际效应;三角级数模型在用于大区域拟合时精度较差;高纬度地区模型拟合的精度要优于低纬度地区。根据这些模型参数设置的特点以及电离层本身的变化分布规律,分析了这些差异存在的原因。     

不同类型GPS接收机天线观测结果分析

针对不同类型G PS仪器和天线,通过实测数据的计算、比较、分析,研究不同类型仪器对定位结果的影响,为更好地发挥G PS仪器作用提供参考。     

利用双频GPS数据研究区域电离层TEC变化规律

利用GPS双频观测数据分析了仪器偏差对计算电离层TEC的影响,结果表明忽略仪器偏差的影响不能正确反映测站上空电离层总电子含量的变化规律。验证了短期内仪器偏差的稳定性,并在此基础上研究了2005年太阳活动低峰年区域电离层VTEC的周年变化规律,揭示了电离层VTEC半年变化、季节性变化及冬季异常等现象。     

Calibration errors on experimental slant total electron content (TEC) determined with GPS

The Global Positioning System (GPS) has become a powerful tool for ionospheric studies. In addition, ionospheric corrections are necessary for the augmentation systems required for Global Navigation Satellite Systems (GNSS) use. Dual-frequency carrier-phase and code-delay GPS observations are combined to obtain ionospheric observables related to the slant total electron content (sTEC) along the satellite-receiver line-of-sight (LoS). This observable is affected by inter-frequency biases [IFB; often called differential code biases (DCB)] due to the transmitting and the receiving hardware. These biases must be estimated and eliminated from the data in order to calibrate the experimental sTEC obtained from GPS observations. Based on the analysis of single differences of the ionospheric observations obtained from pairs of co-located dual-frequency GPS receivers, this research addresses two major issues: (1) assessing the errors translated from the code-delay to the carrier-phase ionospheric observable by the so-called levelling process, applied to reduce carrier-phase ambiguities from the data; and (2) assessing the short-term stability of receiver IFB. The conclusions achieved are: (1) the levelled carrier-phase ionospheric observable is affected by a systematic error, produced by code-delay multi-path through the levelling procedure; and (2) receiver IFB may experience significant changes during 1 day. The magnitude of both effects depends on the receiver/antenna configuration. Levelling errors found in this research vary from 1.4 total electron content units (TECU) to 5.3 TECU. In addition, intra-day vaiations of code-delay receiver IFB ranging from 1.4 to 8.8 TECU were detected.     

星载GPS伪距测量数据质量分析

研究了星载GPS伪距测量精度评定方法以及粗差的探测方法,用自编的软件对CHAMP卫星和SAC-C卫星的星载GPS实测数据进行了详细的分析.结果表明:随着卫星高度角的不同,多路径效应与伪距测量噪声对星载GPS伪距测量精度的影响在0.5～3.0 m之间;CHAMP和SAC-C星载GPS观测数据中,伪距粗差观测值所占的比例分别达到1.2%和3.0%.     

星载GPS伪距测量数据质量分析

研究了星载GPS伪距测量精度评定方法以及粗差的探测方法,用自编的软件对CHAMP卫星和SAC-C卫星的星载GPS实测数据进行了详细的分析。结果表明:随着卫星高度角的不同,多路径效应与伪距测量噪声对星载GPS伪距测量精度的影响在0.5~3.0 m之间;CHAMP和SAC-C星载GPS观测数据中,伪距粗差观测值所占的比例分别达到1.2%和3.0%。