Investigation of ionosphere TEC distribution in China region by GIM model

In this paper, the TEC in China region is calculated by final GIM model and plotted as contour maps, the TEC value calculated from dual frequency GPS measurements (carrier-phase and pseudorange) is used as the reference truth and the TEC values from GIM models are then compared with the reference truth, and the accuracy and performance of GIM model in China region are analyzed and concluded.     

基于GIM的芦山地震电离层异常分析

利用IGS(国际卫星定位导航服务组织)提供的GIM数据对2013-04-20发生的Mw7.0芦山地震震区上空电离层信息进行了研究。选取震中附近格网点进行包络线法异常分析及通过绘制全球电离层异常图来分析异常。通过分析发现,震前存在明显的电离层异常,在4月14日即震前第6天存在异常;异常区域沿着赤道共轭分布,不断移动。通过分析地磁指数、太阳活动水平等信息量,发现电离层异常与地震有较明显的关系。     

利用 ARMA 模型短期预报北极地区电离层 T EC

北极地区电离层结构分布较为特殊,存在梯度变化。利用时间序列分析中的自回归移动平均模型(Autoregressive Moving Average,ARMA)对欧洲定轨中心(CODE)发布的北纬67.5°~87.5°以及利用反距离加权插值法得到的90°的格网数据逐点进行建模,分别利用7d、10d、20d、30d、40d、50d的电离层TEC值为样本数据采用线性最小方差法进行预报分析。结果表明:90%以上的预报绝对误差小于3TECU,预报精度随TEC样本序列长度的增加而提高,但样本序列增加到一定值后,相对精度提高不大;相同样本数据的预报精度随预报时间长度的增加而降低,起初不是很明显,超过20d后精度降低明显且波动幅度较大。尽管北极地区存在梯度变化,ARMA模型在北极地区具有较高的预报精度,是一种比较理想的预报方法。     

电离层总电子数预报方法研究

针对电离层总电子数对于提高导航定位精度的重要性,该文采用2014年国际GPS服务公布的年积日为第1~10d的电离层总电子数为原始数据,以自回归模型、灰色系统模型、BP神经网络模型两两结合的方式完成建模和预报。通过比较不同纬度、不同预测天数的实验结果分析各模型预报精度及适用范围。结果表明,利用BP神经网络模型对AR模型的预测值进行补偿,在赤道处模型拟合的相对精度达到91.32%;残差范围控制在-1.0~0.8TECU内,预报残差最优可达到0.0TECU,从而证明了该方法可以提高电离层总电子数预报精度。     

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.     

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。     

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。     

电离层电子浓度总含量梯度对GPS差分定位精度的影响

针对GPS定位测量的信号传播路径误差,分析了电离层电子浓度总含量梯度对差分定位精度的影响,利用L1载波重点讨论了1999年-2000年太阳活动期间低纬度赤道异常地区GPS差分定位精度的问题,同时验证对于长基线采用GPS广域差分技术可以使电离层定位误差得到明显提高。     

基于GPS数据的南极DAV1站TEC研究分析

综合利用TEC两种多项式模型的优点,处理了南极DAV1站2001～2004年GPS观测数据,分析了DAV1站TEC变化规律及其与太阳活动之间可能存在的关系。     

电离层TEC的预测模型

电离层总电子含量（TEC）的精确预报对提高GNSS导航精度,保障无线电空间远程通讯具有重要作用。分析了IGS发布的电离层格网点总电子含量（TEC）的时间序列特点,基于时间序列分析理论,以AR模型对格网点TEC随机时间序列平稳化后建模和预报。实例分析表明,研究的预报技术和方法是可行的。     

基于GPS的南极电离层电子总含量空间分布特征研究

利用南极区域内的中国中山站GPS常年跟踪站(ZHON)和国际GPS服务站GPS观测数据,计算出2000-2006年期间南极地区上空高精度电离层电子总含量值,分别对极光区内、极光区外、极隙、极盖区的电离层电子总含量进行分析比较.结果表明,极光区外的电子总含量峰值要大于极光区内,极光区内的电子总含量峰值又大于极盖区,而每日...     

磁暴事件对高精度TEC二维分布的影响

电离层总电子含量(TEC)是电离层探测与研究工作的重要特征参量之一.利用地基GPS接收站台网,可以获得大量的垂直TEC数据.本文提出一种高精度TEC地图重构方法,基于Kriging法对垂直TEC进行插值处理,实现了亚大区域高分辨率TEC二维分布的重构,并与实测数据对比验证了本方法的精度和有效性.基于此二维分布,分析了区域TEC值随时间、纬度的变化情况;重点分析了磁静日与磁暴期间南北半球不同纬度TEC值的不同表现特征,并给出了磁暴期间不同纬度TEC的变化趋势所存在的差异及其解释,相关研究成果可为区域高分辨率电离层监测系统的建立提供方法支撑.     

改进的GM-AR组合模型在电离层TEC预报中的应用

电离层总电子含量(TEC)是影响GPS导航定位精度的重要因素之一。因此对于电离层总电子含量的研究及准确预测可以大大提高GPS的定位精度。由于灰色预测模型在理论上可以进行中长期预测,但实际应用中随着时间的推移,其预测精度会随之下降,为解决这一问题,对GM(1,1)模型进行改进,并将改进后的GM(1,1)模型与时间序列模型组合。利用改进的GM-AR模型进行TEC预报,预报的精度比两种方法单独预测的精度有较大提高,并应用实例证明该方法的可行性。     

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.     

GPS硬件延迟计算精度及其稳定性分析

硬件延迟是利用GPS进行TEC测量时最大的误差源,其影响可达30多TECU。为获得更准确的绝对TEC数值,必须利用一定的电离层模型计算得出GPS系统硬件延迟。本文为估算利用一个时段内的观测数据计算得出的硬件延迟对后续时段TEC测量的影响,利用IGS网络中60多个数据质量良好的GPS跟踪站数据,对硬件延迟的精度和稳定性进行了研究。结果表明:GPS系统硬件延迟在短期内具有较好的精度和稳定性,但是当发生电离层扰动现象时GPS系统硬件延迟的精度和稳定性会遭到破坏。同时根据GPS系统硬件延迟稳定性的研究成果,本文还提出了一种对太阳耀斑进行预报的观点。     

基于北斗地基增强系统的中国区域电离层建模研究

在卫星导航定位中,电离层延迟误差是主要误差源之一,其影响可以到达数米乃至数百米,有必要进行高精度的电离层模型研究,尤其是区域的高精度电离层模型建立．本文基于北斗地基增强系统114基准站三系统 (GPS／BDS／GLONASS) 双频的观测数据进行电离层提取计算,并结合多项式函数模型进行建模,得出中国区域内的电离层模型,并采用直接跟CODG的电离层产品比较和间接通过单频精密单点定位方式来评估模型精度．结果表明,基于北斗地基增强系统建立的中国区域电离层模型精度高于CODG发布的电离层格网模型且更符合中国区域电离层的真实空间分布．      

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。     

利用GPS组合观测值建立区域电离层模型研究

介绍了VTEC模型的基本原理，给出了三种利用载波相位观测值改善伪距观测值精度的方法，利用三种组合观测值分别建立VTEC模型，并与利用伪距观测值计算的VTEC模型的精度进行比较。     

ARIMA模型在电离层TEC预报中的应用

电离层电子总含量的确定是影响全球定位系统定位精度一个很重要的因素,目前针对电离层建立不少的模型。文中提出运用时间序列理论中的ARIMA模型对电离层进行预报,并利用数据进行计算分析,结果表明该模型适合电离层电子总含量的预报。     

一种融合测高仪与地面GPS数据的单站电离层反演方法

电离层层析成像技术非常适用于检测电离层电子密度的大尺度空间分布及其扰动。利用地面单站的GPSTEC值和另一站的数字测高仪观测数据,结合国际参考电离层（IRI）,利用MART算法反演得到测站上空电子密度的垂直分布。利用白天和夜间的实测数据进行了CIT反演,结果表明了该方法的可靠性。