The role played by thermal feedback in heated Farley-Buneman waves at high latitudes

It is becoming increasingly clear that electron thermal effects have to be taken into account when dealing with the theory of ionospheric instabilities in the high-latitude ionosphere. Unfortunately, the mathematical complexity often hides the physical processes at work. We follow the limiting cases of a complex but systematic generalized fluid approach to get to the heart of the thermal processes that affect the stability of E region waves during electron heating events. We try to show as simply as possible under what conditions thermal effects contribute to the destabilization of strongly field-aligned (zero aspect angle) Farley-Buneman modes. We show that destabilization can arise from a combination of (1) a reduction in pressure gradients associated with temperature fluctuations that are out of phase with density fluctuations, and (2) thermal diffusion, which takes the electrons from regions of enhanced temperatures to regions of negative temperature fluctuations, and therefore enhanced densities. However, we also show that, contrary to what has been suggested in the past, for modes excited along the E₀ × B direction thermal feedback decreases the growth rate and raises the threshold speed of the Farley-Buneman instability. The increase in threshold speed appears to be important enough to explain the generation of Type IV waves in the high-latitude ionosphere.     

Higher order ionospheric effects in precise GNSS positioning

With the increasing number of precise navigation and positioning applications using Global Navigation Satellite Systems (GNSS) such as the Global Positioning System (GPS), higher order ionospheric effects and their correction become more and more important. Whereas the first-order error can be completely eliminated by a linear combination of dual- frequency measurements, the second- and third-order residual effects remain uncorrected in this approach. To quantify the second-order residual effect, a simple formula has been derived for GNSS users in Germany. Our proposed correction algorithm reduces the second-order effects to a residual error of fractions of 1 mm up to 2 mm at a vertical total electron content level of 10¹⁸ electrons/m² (100 TECU), depending on satellite azimuth and elevation angles. The correction formula can be implemented in real-time applications as it does not require the knowledge of the geomagnetic field or the electron density distribution in the ionosphere along the signal path. It is expected that the correction will enable more accurate positioning using the line-of-sight carrier-phase measurements.     

浅析WAAS电离层延迟网格修正算法

阐述了广域增强系统电离层延迟网格修正算法流程、思路及特点,希望能给相关研究者提供参考.     

基于GPS数据的近海区域电离层建模及其精度评估

电离层模型精度严重影响GPS单频用户的定位精度,而海洋区域的电离层建模精度受到布站条件的严重制约。基于日本海周边的GPS观测数据,利用多项式函数进行日本海区域电离层建模,同时对频间硬件延迟进行估计。利用IGS提供的格网模型和频间硬件延迟数据,对所建立的日本海区域电离层模型精度及频间硬件延迟精度进行了评估。     

全球实时电离层模型精度分析——以CAS、CNES、NRCan及UPC产品为例

分析中国科学院（CAS）、法国国家空间研究中心（CNES）、加拿大自然资源部大地测量局（NRCan）和加泰罗尼亚理工大学（UPC）2021-01～08的全球实时电离层格网(RT-GIM)产品的精度。结果表明：1）以IGS事后全球电离层格网（GIM）为参考,CAS、CNES、NRCan和UPC产品的RMS分别为3.93 TECu、4.01 TECu、4.50 TECu和3.86 TECu;2）以基准站dSTEC为参考,CAS、CNES、NRCan和UPC产品的STD分别为4.42 TECu、4.40 TECu、4.96 TECu和4.42 TECu。在全球范围内选取21个测站进行连续7 d的定位测试,以高程方向残差95%分位数统计不同实时电离层产品的定位增益。相比于广播电离层模型的定位结果,CAS、CNES、NRCan和UPC产品在北半球高程方向的定位精度分别提升11.9%、18.3%、3.4%和15.5%。     

中国地区不同区域电离层时空频域特性分析

利用中国区域电离层格网数据,采用频谱分析方法研究中国不同区域的电离层周期差异和极值差异,并采用电离层梯度计算法分析不同区域的电离层小尺度时空变化特性。结果表明：1）相比北方区域,南方区域电离层周期性特征更为明显;2）经度变化为5°时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在-10~10 TECu之间;纬度变化为2.5°时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在-20~20 TECu之间,南北部空间变化特性差异较大,东西部差异较小;3）时间间隔为1 h时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在5~25 TECu之间,南北方时间变化特性差异较大,东西部差异较小,但随着时间间隔增大,东西部时间变化特性差异逐渐明显。研究结论可为中国区域的实时电离层建模工作提供理论参考,同时对中国区域的电离层时空变化、电离层磁暴监测研究有一定参考意义。     

统计同步算法原理及在局域网中的应用

针对局域网中计算机间的时间同步问题,分析了统计同步算法PCS的基本原理,介绍了局域网中网络延迟精确测定的方法,提出了利用一台时统设备实现局域网中PCS算法精度测试的方法,给出了频率漂移的修正公式,并在局域网中对算法性能进行了测试.测试结果表明,计算机时钟的漂移是影响算法精度的主要因素.经过频漂修正,PCS算法性能得到了很大的改善,同步周期较设计周期大大增加,算法同步精度在20min内优于1 ms.     

基于用户和卫星概略位置的信号传播时延估计

辅助长码直捕的一个最重要的先验信息是时间信息,卫星信号传播时延估计是减少时域搜索范围的一个重要方面。针对地面静止用户,给出了基于用户和卫星概略位置的卫星信号传播时延估计算法,并指出用户和卫星位置误差对传播时延的影响可以分离计算。数值计量考印,即使用户和卫星的位置误差均达到1000km,也能将传播时延不确定范围压缩一半。     

基于GPS双频原始观测值的精密单点定位算法及应用

本文提出一种基于GPS双频原始观测值的PPP算法,与基于消电离层组合观测值的传统PPP算法不同,新算法通过参数化站星视线方向的电离层延迟以消除其对PPP估值的不利影响;该新算法可以有效避免观测值组合过程所引起的观测数据噪声以及多路径效应被放大的不利影响;同时在利用扩展卡尔曼滤波模型进行未知参数的递归估计过程中,通过对大气延迟参数引入符合实际的约束,可以加快滤波收敛,提高参数估值的可靠性;视线方向电离层延迟可与其他未知参数同时估计得到,进而便于利用PPP技术进行精密电离层研究;此外,对于可能的模型误差（如码观测值粗差、相位观测值周跳等）,基于DIA的质量控制策略以消除或削弱其对参数估值的不利影响。利用实测数据对新算法在静态、低动态以及高动态定位应用方面的精度进行检验,结果表明,静、动态定位结果的外符合精度可分别达到1~2 cm和7~8 cm,验证了新算法的可行性和有效性。     

顾及转向延误的时间依赖A*最短路径算法

现有的动态路径规划算法通常只考虑当前时刻交通信息,而忽略了路段行程时间依赖于进入该路段的时刻这一现实。而且,转向延误的存在使得传统的基于节点标号的最短路径算法不再有效。本文建立了基于路段的时间依赖网络模型,将转向延误时间引入到FIFO（先进先出）条件的定义中,并给出了满足FIFO条件的路段到达时间和转向延误时间计算式。以此模型为基础,并通过将时间因子引入到启发式评价函数中,发展了基于路段标号的时间依赖A*最短路径算法。实验表明,所提出的算法能预测并回避即将发生的交通拥堵,有效节省用户的出行时间。而其平均计算时间仅比传统算法增加了10%左右。此外,由于不再需要进行频繁的路径重优化,该算法能大幅提高路径规划的整体效率。