基于电离层经向分布特征的电离层拟合研究

反距离加权内插法是一种普遍使用的电离层总电子含量（total electron content,TEC）内插方法,但其受站间距影响较大,大范围内插值所需站点数量较多。针对同经向分布下的站点,利用电离层在同经度分布下具有从高纬度到低纬度递减的特征,对电离层TEC进行经向多项式拟合并内插。经统计,插值偏差的均方根（root mean square,RMS）在3 TECU以内,满足定位过程中对电离层延迟估计的要求,同时该方法扩大了站间距,实现了大范围内实时TEC内插。     

电离层TEC建模与预测

基于时间序列分析的DDS(dynamic data system)法,以AR模型和CAR模型对电离层格网点进行建模并预测。实例分析表明,应用时间序列分析的AR和CAR模型对电离层格网点总电子含量进行预报,具有模型辨识过程简单、计算工作量小、便于上机实现、预测精度高等优点。与AR模型相比,CAR模型的预报效果更佳。     

不同电离层VTEC模型的建模效果比较

简要介绍几种电离层竖向总电子含量VTEC模型,并利用单基站的GPS观测数据进行建模。结果表明,不同模型的建模效果存在差异,而且各种模型拟合残差呈现周期性的特点,有待进一步研究。     

太阳活动高峰年山东区域电离层时空变化研究

2012年为太阳活动高峰年份,为了研究太阳活动高年区域电离层的变化特征,该文选取了山东区域内的SDCORS站点,构建了山东区域垂直电子含量(VTEC)球谐格网模型,对该年山东区域电离层时空变化规律进行分析。实验研究表明,在空间变化上山东区域电离层表现出较强的纬度相关性,出现了明显的分层现象。同时给出了山东电离层在时间上呈现出的时段变化、日变化、月变化、季节变化,发现VTEC受太阳活动影响较大,除了存在明显的单峰和双峰结构外,该年还发生了半年度异常现象。     

随机模型对北斗DCB估计和电离层建模的影响

差分码偏差(DCB)作为电离层建模和导航定位中一项重要的误差源,对其进行估计求解至关重要.为提高北斗卫星导航系统(BDS) DCB估计和电离层建模精度,提出了一种综合高度角、卫地距和测站纬度多因素的随机模型,并对比分析了不同随机模型对BDS DCB估计和电离层垂直总电子含量(VTEC)建模精度的影响.结果表明：不同随机模型对卫星端DCB解算产生约0.2 ns差异.相较于高度角随机模型,采用高度角、卫地距组合模型测站DCB估计精度平均提高0.13 ns,电离层建模精度提高了约0.2 TECU.新提出的随机模型,在低纬度测站DCB解算精度上差于高度角模型和高度角、卫地距组合模型,但在高纬度测站DCB解算结果上更优,且对电离层VTEC建模精度提升效果明显,与前两种随机模型相比分别提升了0.88 TECU和0.68TECU.     

利用GPS观测值监测电离层的时空变化

研究电离层时空变规律对卫星导航、航空航天和通讯等具有重要价值。文中利用IGS站提供的GPS双频观测数据,采用区域电离层模型估计GPS系统硬件延迟,从而计算绝对电离层总电子含量。在时间尺度上,选择COR1站的2012年、2015年和2017年的数据进行时间变化分析,结果表明,电离层总电子含量在时间上呈现出周日变化、月变化和季节性变化。在空间方面,选择了经度相差较小、纬度方向分布均匀的CRO1、BRMU、UNBJ和QIKI四个IGS站进行分析,结果表明在纬度方向具有明显的单峰效应,随着纬度的增大电离层总电子含量呈现减小趋势。      

单站区域电离层TEC建模及精度分析

为了分析单站区域电离层总电子含量(total electron content,TEC)模型的适用范围和精度,基于2～15阶次球谐函数,分别建立了欧洲区域16个单站区域电离层TEC模型,生成了区域格网TEC,并与欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)、...     

利用GPS观测研究我国赤道异常驼峰区电离层TEC变化

利用中国南部地区七个站点的2004年GPS观测数据,对赤道异常中国扇区电离层TEC的北驼峰位置和时间以及驼峰北侧电离层梯度进行了分析,结果表明:驼峰位置随季节改变,介于地理北纬17.5°～22.5°之间,冬季月份相对为低,分季月份相对为高,年平均位置约在北纬20°附近;驼峰出现时间也随季节在地方时13～16 h之间变化,冬季月份相对为早,夏季月份相对为晚,其出现时间的年平均值前者在地方时14 h前后,后者约在地方时15～16 h之间。驼峰区电离层TEC存在纬向梯度,其梯度也随地方时和季节而改变,夜侧梯度在地方时4.5 h前后为极小,且在不同季节其变化幅度不大,而日侧梯度在地方时13.5～16.5 h时段出现极大,且在不同季节差异较大,分季要高于冬季和夏季。      

基于GPSTk的区域电离层TEC地图重构

电离层是影响卫星导航系统传输时延的重要因素之一,电离层总电子含量(TEC)地图重构是消除电离层传输时延的重要手段。GPSTk作为GPS数据处理的重要软件之一,可以满足区域电离层TEC地图的重构要求。本文针对GPSTk的特点,深入研究了GPSTk的电离层TEC计算原理、数据处理流程及具体的软件操作方法,该研究对基于GPS数据的电离层数据处理软件的研制具有一定的参考意义。     

伽利略电离层改正模型的精度对比分析

针对半经验电离层模型NeQuick模型中NeQuick2模型研究较少的现状,文章介绍了NeQuick2模型的算法,分析了NeQuick2模型与NeQuick1模型的差别:利用低、中、高纬度测站的全球定位系统观测数据获得的斜路径电子总含量作为参考,对NeQuick2模型和NeQuick1模型进行了精度对比分析。结果表明NeQuick2模型的精度显著优于NeQuick1模型,平均改善约4TECU。     

应用半参数AR模型的电离层TEC建模与预测

本文基于时间序列分析的DDS(Dynamic Data System)建模法,对季节性的电离层总电子含量(TEC)时间序列观测值平稳化后建立自回归AR模型,提出以半参数AR模型对普通AR模型精化,并利用半参数AR模型对电离层TEC预报。实例分析表明:利用半参数AR模型对电离层TEC进行预报,在短期内半参数模型预报效果优于普通AR模型,但随着预报时间变长,则半参数模型预报精度明显下降,其预报效果则不如普通的AR模型。     

利用GPS监测电离层总电子含量的季节性变化

利用Georgiadiou电离层模型计算了GPS系统硬件延迟，从而由双频伪距观测值获取绝对电离层总电子含量值。利用北京IGS站的GPS观测数据分别计算了2000年和2004年各个不同月份的总电子含量值，对两年各月份的总电子含量进行多项式拟合，发现总电子含量的季节性变化趋势一致。     

基于GPS观测分析青岛地区电离层板厚变化特性

基于青岛站2000年8月至2006年4月间半个太阳活动周的GPS和测高仪的同步观测,提取期间的电离层TEC和f_oF_2的小时观测数据,联合分析该地区电离层板厚的日变化、季节变化和随太阳活动变化,研究表明青岛地区电离层板厚在日出前时段出现明显的增强峰,并随季节和太阳活动呈现出较复杂的变化关系.利用板厚的相对偏差,探讨了电离层板厚扰动变化分布特征.     

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。     

电离层TEC经验模型的建立方法研究与实现

总电子含量TEC是电离层物理学中的重要参数之一,被广泛应用于修正GNSS卫星信号的电离层延迟和电离层时空变化特性的研究。在实际应用中,电离层经验模型是获取TEC的重要途径之一。以TEC数据为背景建立的电离层经验模型可在整体上体现TEC的时空变化特性。但是,有些TEC经验模型的精度不高,在某些局部区域上不能准确描述电离层的时变特性。制约电离层TEC经验模型精度的主要因素有:①未能全面考虑电离层的变化规律(特别是异常现象),并将其合理模型化;②TEC建模数据(如GIMs TEC)的精度在全球范围内不统一,建模过程采用等权方式是不合理的。     

基于电离层电子含量变化率的周跳探测方法

推导了利用GNSS双频数据的基于电离层电子含量(TEC)变化率的周跳探测方法,分析了电离层平静期和活跃期的TEC变化率,并认为对1s采样率的数据来说无论是否发生电磁暴都不影响TEC变化率法的使用,通过实验证明TEC变化率法能对1s采样率数据中的、其它周跳探测方法较难探测的小周跳进行探测,而联合利用TEC变化率法和MW法可对各自不敏感的周跳组合进行有效探测,实验证明:联合法对电离层平静期和活跃期中、采样间隔为1s的数据中的周跳都具有很高的探测成功率。     

基于北斗卫星信号的电离层环境测量

当卫星信号穿越电离层传播时,电离层会带来时延、闪烁等效应。基于卫星信号的变化可以提取电离层电子总含量、闪烁指数等参数信息。北斗系统的发展为在中国区域的电离层环境测量提供了更为丰富的信号源。文章介绍了基于北斗卫星信号的电离层测量设备的组成,电离层参数的计算方法,并给出了初步的观测结果。     

附有国际参考电离层约束的全球电离层模型

提出利用国际参考电离层附加虚拟观测值对总电子含量值为负数的地区、赤道异常区域和南半球区域电离层进行约束,在日固地磁参考系下采用15阶次的球谐展开建立全球电离层模型,解算得单位权中误差约为1. 6TECU,残差绝对值小于3TECU的比例达90%以上,且全球电离层图与IGS电离层工作组的电离层产品精度相当,偏差RMS约为3. 7 TECU,卫星差分码偏差与欧洲定轨中心相比优于0. 1 ns,与 IGS相比优于0. 2 ns,接收机差分码偏差与欧洲定轨中心相比优于1 ns(大部分优于0. 5 ns),与lGS相比优于1. 5 ns.实验结果表明,附有国际参考电离层约束的全球电离层模型确保了全球各个地区的电离层总电子含量为正值,且有效提高了全球电离层模型在赤道异常区域、海洋地区和南半球的精度。     

基于广义回归神经网络的电离层VTEC建模

提出一种基于广义回归神经网络的电离层电子总含量建模的新方法。依据电子总含量的时空变化特性建立基于广义回归神经网络的区域电子总含量模型。结合实例,详细讨论训练样本的采样策略对网络模型性能的影响,并确定较优的模型光滑参数和采样策略。分别从理论和实例上与常用的多项式模型进行对比分析。结果表明在数据样本密集区域两者的精度相当,而在外推的空白区域内网络模型的精度优于多项式模型,验证网络模型的可行性和有效性。