地基GNSS区域电离层延迟实时格网算法研究

采用中国区域陆态网络跟踪站的GNSS数据,利用载波相位平滑后的组合伪距观测值提取电离层延迟,扣除由CODE产品确定的卫星硬件延迟,利用半变异函数确定VTEC的空间相关性以及由经验值确定的时间相关性,建立VTEC和接收机DCB的随机模型,实现区域电离层实时格网建模。结果表明,模型99.7%的残差分布在1 m以内,内符合精度约0.3 m。以IGS电离层GIM为参考,格网点VTEC周日变化特征与之符合较好。接收机硬件延迟比较稳定,日变化量在1.5 ns以内;利用IGS卫星硬件延迟和球谐系数,从原始观测信息中分离出区域测站接收机硬件延迟,以此为参考,周日均值较差在2 ns以内。     

融合BDS/GPS/GLONASS反演全球电离层特性研究

融合BDS/GPS/GLONASS三系统,采用载波相位平滑伪距观测值和球谐函数建立电离层延迟改正模型,并进行全球电离层反演实验。结果表明,电离层延迟格网值与IGS各分析中心最终产品对比,精度均在4 TECu以内,均值为0.675 TECu。〖JP2〗与基准站GNSS实测TEC比较,差值的均值在5 TECu以内。对计算得到的频间偏差月综合产品进行外符合精度和稳定性分析表明,GPS精度优于GLONASS,而BDS稳定性较差。     

综合伪距相位观测的实时电离层延迟格网改正算法研究

针对北斗广域差分系统实时电离层延迟格网改正信息是基于伪距观测计算,而相位观测值具有更高的观测精度,提出伪距数据结合相位历元间差分数据综合解算电离层延迟的算法。基于陆态网GPS实测数据对该伪距相位综合算法进行实验验证,结果表明,综合伪距相位算法相比单纯伪距法可以获得平滑、稳定、精度更高的站星斜路径方向电离层延迟值。在此基础上,全天所有实时电离层延迟格网的内符合精度平均提高30.2%,外符合精度平均提高27.8%。     

全球系统广播电离层模型精度分析

分析北斗电离层模型与GPS Klobuchar和NeQuickG模型的差异,并以IGS分析中心全球格网电离层模型为参考值,将北斗电离层模型与其他全球电离层模型进行精度比对。结果表明,BDGIM模型显著优于其他3种模型,具有良好的全球电离层综合修正能力,尤其在中国及周边区域其修正百分比达77.01%。     

附加GIM约束的全球电离层建模

针对目前地基GNSS台站在全球分布不均匀,导致南半球海洋和中高纬地区出现与实际不符的VTEC为负值的问题,利用IGS前1 d的最终GIM作为虚拟观测值对TEC可能为负值的地区进行约束,结合GNSS数据建立全球电离层模型(称为SGG模型),并用2014年200多个IGS台站数据对模型进行验证。结果表明,各台站VTEC的RMS优于3 TECu(赤道异常区域RMS在5~7 TECu)。同时SGG能有效消除南半球海洋(40°~90°S)VTEC为负的情况,且对原有非负VTEC几乎没有影响(其变化小于2 TECu)。SGG的卫星DCB与CODE 相比,RMS和MEAN分别优于0.2 ns和0.04 ns,不同纬度带SGG与CODE的接收机DCB估值变化基本一致,两者之差基本在1 ns以内。     

北斗三号SBAS B1c格网电离层算法修正分析

开展北斗星基增强系统格网电离层算法实验,分析现阶段BDSBAS电离层改正模型的精度,并进一步研究格网电离层对单频定位的影响。结果表明,BDSBAS现阶段所播发的电离层改正数、变化趋势与IGS电离层产品总体一致,误差基本在5 TECu左右;经BDSBAS电离层模型改正后的定位精度相比GPS Klobuchar模型有较大提升,提升幅度达30%～50%。     

一种改进的单站TEC快速估计与短期预报方法

为解决电离层产品大多基于格网形式及传统预报模型精度较低等问题,采用加权函数方法计算单站TEC,并提出一种基于滑动窗口改进的MEA-BP(MW-MEA-BP)预报模型。选取不同纬度的IGS测站,分别对太阳活动低年和太阳活动高年的观测数据进行分析验证。结果表明,本文单站TEC估计方法快速可靠,在短期预报方面,MEA-BP模型较BP模型有明显改进。当TEC变化剧烈时,本文MW-MEA-BP模型的预报精度较BP模型提高71.8%～90.6%,较MEA-BP模型提高13.9%～54.4%。本文研究结果可为定位用户提供先验准确的电离层信息。     

2017-09-07-08磁暴期间全球尺度电离层扰动北大核心CSCD

基于全球6个CORS系统和IGS共2 645个站点的观测数据以及欧洲定轨中心(CODE)的全球电离层格网数据,利用电离层层析技术重构2017-09-07-08磁暴期间全球范围电离层电子密度变化情况。分析发现,2次电离层扰动均始于磁暴发生约1 h后,并随着磁暴的恢复而减小,二者发展趋势有强相关性。电离层扰动遍布全球,存在明显的赤道电离层异常现象。总体来看,低纬度地区电离层扰动强度大于中高纬度区域,200-400 km高度中层区域电离层扰动强度大于底层和高层,电子密度变化量达(3.3-9.4)×10^(5) el/cm^(3)。第1次磁暴恢复相期间,低纬度地区仍存在较强电离层扰动;第2次磁暴恢复相期间,电离层扰动呈现南北半球不对称现象,北半球电子密度减少,南半球电子密度增加。     

EOF-LSTM神经网络的电离层TEC预报模型

为有效利用电离层总电子含量序列的时间信息,提出一种经验正交函数分解与长短期记忆神经网络组合的预报模型,利用IGS提供的云南地区TEC格网数据,分别对不同地点和不同时段的电离层进行建模预报。实验结果表明,该模型在同一时段预报5 d的TEC值均方根误差最优达1.83 TECu,较单一模型减小16%,其平均相对精度最优达91.56%,较单一模型增加7%;在同一地点预报5 d的TEC值均方根误差最优达1.86 TECu,较单一模型减小25%,其平均相对精度最优达90.74%,较单一模型增加7%。     

基于三频GIF组合的载波相位观测精度分析

鉴于三频GNSS在削弱观测误差方面的优势,基于GNSS三频载波观测独立等精度的假设,在利用滑动多项式拟合实现三频载波无几何无电离层GIF组合观测精度快速估计基础上,研究了一种载波观测精度快速估计算法。GPS和BDS三频数据实验结果表明,该算法可实现三频载波观测精度的快速估计,为快速精密单点定位提供准确的随机函数模型。     

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ARMA模型在地震电离层TEC异常探测中的应用

基于IGS数据分析中心提供的全球电离层TEC数据,利用时间序列分析理论中的ARMA模型对2008-05-12汶川Ms8.0地震的电离层TEC资料进行处理,将ARMA模型TEC预报值作为电离层TEC背景参考值,对地震前后的电离层TEC进行异常探测研究。结果表明,在取得了与其他研究方法结果基本一致的基础上,新发现震前第13d、12d、10d、7d也存在电离层TEC异常扰动现象。说明以全球电离层TEC数据为基础,利用ARMA模型同样能有效探测到震前电离层TEC异常扰动现象,并达到较高精度。     

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不同电离层格网产品的精度分析

利用全球部分IGS站实测数据,精确提取测站天顶方向的总电子含量,以此作为评估基准,对国内外5家分析中心和2家综合中心（IGS,international GNSS service和iGMAS,international GNSS monitoring & assessment system）的全球电离层格网（global ionosphere maps,GIM）产品在全球范围内的符合精度进行评估。结果表明,不同机构不同类型的GIM产品精度在不同范围的符合精度略有不同。     

联合单站地基GNSS和空基掩星近实时反演电离层电子密度

采用非组合精密单点定位技术估算VTEC,并选取一系列与测站共址的COSMIC掩星电离层产品共同作为约束条件,利用函数模型近实时地探测GNSS测站上空电离层电子密度剖面特性。为了验证新方法的可行性,选取东亚11个IGS跟踪站2016年4个季节中3月、6月、9月和12月最后一周的观测数据及与测站共址的COSMIC掩星ionPrf产品进行实验。将每一个反演结果与同一时刻COSMIC掩星探测的电离层电子密度（作为真值）进行比较。结果表明,新方法实时反演的电子密度剖面与掩星电离层产品相比具有很好的一致性,所获得的f0F2与hmF2参数精度皆优于IRI2016模型。     

北斗电离层模型精度分析

北斗电离层模型包括基本导航的BDSKlob模型、BDGIM模型及广域差分格网电离层模型,本文详细分析2种基本导航的电离层模型因相邻模型参数更新引起的延迟跳变,基于CODE格网电离层模型对比2种电离层模型随空间和时间的变化情况,分析不同电离层模型在不同时段不同纬度的改正精度及定位精度,并利用2018年数据对北斗格网点电离...     

基于附有限制条件的多项式模型建立中国区域电离层模型

利用IGS站的实测数据,采用最小二乘多项式模型建立中国区域电离层延迟模型。由于该模型各时段间连续性不强,故对其附加时空域上的限制条件。结果表明,附有限制条件的多项式模型保证了模型的连续性,在一定程度上能更好地反映电离层随时间的变化特性。采用该模型,研究分析中国区域电离层的周日、季节变化特性。     

纬度因素对季节性时序TEC短期预报模型的影响分析

通过测试选取合适的时间序列长度,分析地磁指数,排除磁暴与地磁活动的影响,针对电离层TEC值的周期性变化及其随纬度的不均匀分布规律,采用季节性时间序列模型SARIMA和指数平滑模型Holt-Winters,利用IGS中心提供的TEC格网数据,对北半球不同纬度的48个区域进行预报,并通过定义日均相对精度和均方根误差来评定预报精度。结果表明,3种模型均能较好地反映电离层TEC值的周期性变化,但均方根误差随纬度的降低总体呈现增长趋势,且在北纬25°与55°表现为极大值,在北纬45°表现为极小值。