震前电离层TEC异常探测新方法

本文提出一种利用时间序列法(ARIMA模型)进行震前电离层异常探测的新方法.首先,对比分析了该方法与传统探测方法(四分位距法、滑动时窗法)预测TEC背景值的精度.结果表明,时间序列法预测背景值的精度要明显高于传统方法,且预报背景值的平均偏差要比传统方法小2倍左右,说明传统探测方法预测的背景值具有较大系统偏差.为更准确地探测震前电离层扰动,除了得到准确的参考背景值,还需得到更加合理的探测限值,由此本文提出一种更为合理的限差确定策略.最后,以2012年1月10日苏门答腊岛7.2级地震为例,利用该方法分析了其震前电离层的异常扰动情况,并验证了该方法的有效性,实验结果表明:在震前第13天、第8~9天、第1~2天和地震当天电离层均会发生较为明显的异常.而且,其正异常(观测值高于正常值)一般发生在震中以北,距发震时间相对较远;负异常(观测值低于正常值)则在震中各方向均会出现,且距发震时间较近.同时,通过对异常结果分时段统计,发现在发震时刻前,距发震时刻越近的时段发生异常的频率越高,此规律将会对未来更为准确的预报发震时段提供重要参考.     

北斗二代观测值质量分析及随机模型精化

对北斗观测值进行了质量分析,包括观测值的信噪比、多路径和解算的单差残差时间序列随高度角的变化情况。北斗载波相位单差残差随高度角的统计可为高度角加权和信噪比加权进行模型精化,从而获得适合北斗卫星载波观测的随机模型。实验分析表明,北斗系统的观测值质量要稍优于GPS观测值质量,尤其是在卫星高度角较小时表现明显。同时北斗观测值的残差分析为北斗定位中随机模型的建立提供依据。     

一种适用于CGCS2000坐标框架的多源数据融合方法

针对单一的GPS技术并不能准确地确定地球质心,无法真正地实现地心坐标参考框架,为了满足CGCS2000坐标框架对高精度地球质心和高精度尺度基准的需求,未来的CGCS2000坐标框架将是多源空间大地测量技术融合的组合框架,该文提出了一种适用于CGCS2000坐标框架,并基于GPS、VLBI、SLR等大地测量技术的数据融合方法,利用该方法进行多源大地测量观测数据融合得到组合坐标框架,将得到的结果与ITRF综合解进行比较。结果表明:GPS、VLBI、SLR测站各方向坐标平均误差值约20mm,速度场各方向平均误差约1mm/a,水平方向速度场误差小于垂直方向速度场误差,误差较大的测站多居于板块分界带及其边缘。基于实验结果表明,该方法可以满足CGCS2000坐标框架对多源数据融合的要求。     

利用GPS TEC探测2015年尼泊尔地震激发的电离层扰动

利用尼泊尔周边区域6个IGS GPS跟踪站数据,对2015-04-25尼泊尔地震激发的电离层扰动进行分析。结果表明,地震发生后,尼泊尔上空电离层总电子含量（total electron content,TEC）存在不同频率的电离层扰动,扰动中心频率约为3 mHz和4 mHz。前者发生在震中附近1 000 km左右的范围,后者范围达2 000 km,推断其分别为地震破裂产生的声重波信号以及瑞利波向上传播到电离层所激发的异常扰动信号。联合两个频率扰动信号,根据观测的扰动位置以及经验扰动速度反演震中位置,结果与实际情况符合较好。     

自回归移动平均模型的电离层总电子含量短期预报

摘 要：本文在充分考虑乘积性季节模型的情况下,利用差分法对电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）样本序列进行平稳化处理后,采用时间序列分析中的求和自回归移动平均模型（简称ARIMA,Autoregressive Integrated Moving Average)对TEC值序列进行预报分析。以欧洲定轨道中心（CODE）提供的2008-2012年电离层TEC值为样本数据,分析了该方法在电离层平静期、活跃期预报高、中、低不同纬度电离层TEC值的精度以及TEC样本数据的长短对预报精度的影响等。实验结果表明：在电离层平静期和活跃期预报6天的平均相对精度可达83.3%和86.6%;而平均预报残差分别为0.18±1.9TECU和0.69±2.6TECU,其中预报残差小于3TECU分别达到90%和81%以上;而且两个时期都具有纬度越高相对精度越低而绝对精度越高的规律。此外,预报精度会随TEC样本序列长度增加而提高,但40天左右为其最佳样本长度,如超过此长度,其精度会逐渐降低;而相同样本数据的预报精度会随预报长度的增加而减小,初期并不明显,但超过30天其相对精度将随时间明显降低。     

GPS单点测速的误差分析及精度评价

首先从理论和实测数据模拟两方面分析了SA取消后各类误差源对GPS测速的影响,推导并计算了GPS单点测速可能达到的精度水平。然后用静态数据模拟动态测速试验和实测动态数据测速与同步高精度惯导测速的动态试验进行验证。结果表明,采用载波相位导出的多普勒观测值使用静态数据模拟动态测速,其精度可以达到mm/s级;用接收机输出的多普勒观测值进行测速时,其精度为cm/s级。在动态测速试验中,GPS单点测速方法(即多普勒观测值测速与导出多普勒观测值测速)间的符合精度达到cm/s级,与高精度的惯导测速结果的符合精度为dm/s级,而且和运动载体的动态条件(如加速度和加速度变化率的大小)具有很强的相关性。     

GPS单频精密单点定位方法与实践

讨论了单频精密单点定位的解算方法与思路,编写了单频精密动态单点定位的程序,实现了事后动态单频精密单点定位.     

利用北斗GEO卫星观测数据探测中尺度电离层行波扰动

根据GEO卫星的特点,给出了电离层扰动序列的提取方法以及扰动振幅、周期的获取方法,并根据实测的2012-04-16～２０１２－０４－１８的观测数据,对探测到的电离层扰动进行了初步分析。实验结果显示,1号GEO卫星在2014-04-17T12:30左右探测到扰动,5号GEO卫星和4号GEO卫星分别在2012-04-17T18:50～２０１２－０４－１７Ｔ２０:45和2012-14-18T06:00～２０１２－０４－１８Ｔ０７:23探测到扰动,探测的电离层扰动发生时间及扰动的振幅、周期等传播特性与前人研究基本一致,而且提取的扰动序列不包含多谱勒效应的影响。     

固定模糊度的精密单点定位几何定轨方法及结果分析

传统的基于PPP(precise point positioning)模式的定轨方法采用浮点解,导致其定轨精度及可靠性较双差固定解稍差。为了进一步提高PPP模式事后定轨的精度和可靠性,利用2012年1月2～7日全球IGS跟踪站数据计算出当天所有卫星的宽巷和窄巷FCB产品,实现了GRACE卫星固定PPP整数模糊度的精密定轨。并将定轨结果分别与GFZ事后精密轨道、K波段测距结果进行比较,分析其内外符合精度。实验结果表明:与GFZ提供的事后精密轨道相比,GRACE-A卫星单天轨道固定解的精度为R方向2～3cm,T方向大部分优于2cm,N方向优于2cm,较之浮点解的定轨结果3个方向分别改善了约19%、30%、50%;GRACE-B卫星3个方向精度分别为2～3cm、2cm左右、1～2cm,较之浮点解各方向也有同等程度的改善。与K波段测距结果相比,浮点解的KBR残差STD均值为22.6mm,固定解为16.4mm,比浮点解提高了约28%。可见,PPP模糊度固定解明显改善了低轨卫星的定轨精度,能提供更可靠的轨道服务。     

宽巷载波相位模糊度小数偏差时变特性分析

对使用序贯最小二乘估计非差宽巷FCB的方法进行论述,指出其不足在于事先假定了单天内的(接收机端和卫星端)宽巷FCB稳定不变,而对其时变性质缺少讨论与分析。处理了全球350个IGS测站共10d的GPS观测数据,从站星非差FCB、站间单差FCB序列两方面对接收机端宽巷FCB的时变特性进行详细的分析和讨论。数据处理结果表明:①在没有周跳的连续弧段内非差宽巷FCB的历元平滑结果具有较好的稳定性,使用不少于90个历元(45min)的数据即可收敛到0.1周以内保持精度稳定,因此,建议计算非差宽巷FCB的最短弧段不应少于45min;②接收机端宽巷FCB在每一天内随时间变化速率不一样,一天内最大变化量可以达到0.3周,并且接收机重启会使其重新赋值,破坏FCB值的连续性。关于接收机端宽巷FCB时变特性的分析表明文献[4—5]等的序贯最小二乘法所依据的假设前提并不可靠。为获得更高精度的非差卫星宽巷FCB估值,对于接收机重新启动的观测数据,需要新增一个接收机FCB参数;而对于接收机FCB的时变特性,可以在估计时将其作为随机游走过程进行估计。