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中国地区电离层延迟函数模型建立与精度估计

中国地区电离层延迟函数模型建立与精度估计

作者：薛军琛山东科技大学

学位级别：硕士

电离层作为近地空间环境的重要组成部分,随着GPS等卫星导航系统的迅速发展,以及导航定位精度的不断提高,特别是SA政策取消以后,电离层折射延迟对电磁波信号的影响、利用卫星来探索电离层物理机制及监测电离层变化越来越成为人们关注的... 详细信息

电离层作为近地空间环境的重要组成部分,随着GPS等卫星导航系统的迅速发展,以及导航定位精度的不断提高,特别是SA政策取消以后,电离层折射延迟对电磁波信号的影响、利用卫星来探索电离层物理机制及监测电离层变化越来越成为人们关注的热点。利用GPS研究电离层变化的,特别是总电子含量(TEC)的变化是目前研究的热点。但是在GPS测量TEC过程中,最大的误差为GPS系统的卫星硬件延迟和接收机硬件延迟,统称为GPS系统延迟(DCB)),计算结果表明,GPS系统硬件延迟最大可达7ns，因此利用GPS研究TEC时,也要顾及DCB的影响。本文的研究内容如下：1、论文简要介绍了电离层的研究概况及进展情况,并阐述了GPS定位的基本原理和利用GPS研究电离层的基本原理方法。2、介绍了几种电离层延迟改正模型,并部分介绍了有关他们的优缺点及比较结果。3、利用中国区域GPS跟踪网数据构建不同的网形,并建立中国区域多项式电离层模型(POLY),同时解算接收机和卫星的DCB,建立一套软件系统,并进行相应的分析。通过与CODE事后提供的全球电离层产品比较,结果表明利用中国GPS区域网准实时测定的垂直电子总含量(VTEC)和卫星DCB的精度可达2.0TECu和0.2ns。着重研究了区域网独立测定卫星DCB的可靠性,利用中国境内的GPS站点分别构造三个大小不同的区域网,通过实测卫星DCB与CODE结果的比对表明：为了获得区域网准实时测定卫星DCB的可靠结果,对区域网的大小有一定的要求。4、针对对研究中国区域电离层模型,合适的球谐展开阶数,进行了相应的计算和比较,结果表明4阶展开是可行的。5、利用26个中国GPS跟踪网站点的观测资料,建立中国区域低阶球谐函数模型(LD-SPH)并同时解算硬件延迟,与CODE结果比较,结果表明利用中国GPS区域网准实时测定的VTEC和卫星DCB的精度可达1.0TECu和0.21ns,这说明建立中国区域LD-SPHF模型的可行、可靠的。

关键词： GPS VTEC DCB 中国区域GPS跟踪网电离层延迟改正模型

中国区域GPS单频点定位在不同类型磁暴主相期间定位性能分析

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地球物理学报 2021年第9期64卷 3030-3047页

作者：全林薛军琛胡小工李泠刘钝王东亚北京跟踪与通信技术研究所北京100094 中国科学院上海天文台上海200030 中国电科22所青岛266107

地磁暴期间,电离层可出现不同程度的扰动,显著影响GNSS导航系统性能.本文针对GNSS系统应用需求,全面分析了不同等级磁暴主相期间GPS单频点定位精度在中国区域(地磁中、低纬地区)的受扰情况.结果表明,定位误差极端值的出现概率与磁暴等... 详细信息

地磁暴期间,电离层可出现不同程度的扰动,显著影响GNSS导航系统性能.本文针对GNSS系统应用需求,全面分析了不同等级磁暴主相期间GPS单频点定位精度在中国区域(地磁中、低纬地区)的受扰情况.结果表明,定位误差极端值的出现概率与磁暴等级呈正相关,也与测站纬度相关(低纬一般高于高纬),定位精度在U(垂直)方向受影响程度明显强于其他方向,且在磁暴恢复相期间定位精度也可能受到显著影响.上述研究结果对了解磁暴期间中国区域(地磁中、低纬地区)GNSS应用性能、北斗三号全球系统在中国区域的应用性能及系统升级和中国区域电离层扰动特性研究有参考价值.

关键词： GPS 单频点定位磁暴主相

区域GPS网实测电离层变化和卫星硬件延迟的可靠性研究

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天文学报 2011年第4期52卷 310-321页

作者：薛军琛宋淑丽朱文耀卢秀山中国科学院上海天文台上海200030 山东科技大学测绘科学与工程学院青岛266510

根据高精度卫星导航定位的实际需要,介绍了利用中国GPS区域网双频相位平滑伪距实测数据,准实时监测区域网电离层电子总含量(TEC)变化和GPS卫星硬件延迟(DCB)的方法和结果.着重研究了区域网独立测定DCB的可靠性,利用中国境内的GPS站点分... 详细信息

根据高精度卫星导航定位的实际需要,介绍了利用中国GPS区域网双频相位平滑伪距实测数据,准实时监测区域网电离层电子总含量(TEC)变化和GPS卫星硬件延迟(DCB)的方法和结果.着重研究了区域网独立测定DCB的可靠性,利用中国境内的GPS站点分别构造了3个大小不同的区域网,通过实测DCB和垂直电子总含量(VTEC)与CODE(Center for Orbit Determination in Europe)结果的比对表明:为了获得区域网准实时测定DCB的可靠结果,对区域网的大小有一定的要求;利用中国GPS区域网,准实时测定的VTEC和DCB的比较精度可达2.0 TECu和0.25 ns.

关键词：天体测量地球大气方法解析

基于CMONOC建立和评估中国区域电离层模型

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大地测量与地球动力学 2016年第2期36卷 138-142,157页

作者：杨凯薛军琛宋淑丽郭英董淑冷朱文耀山东科技大学测绘科学与工程学院，青岛市266590 中国科学院上海天文台，上海市200030 上海师范大学信息与机电工程学院，上海市200234

利用中国地壳运动监测网络CMONOC中85个测站的GPS观测数据,建立3种常用的区域电离层模型:多项式函数模型(polynomial model,POLY)、低阶球谐函数模型(low-degree spheric function model,LSF)和球冠谐函数模型(spheric cap harmonic model,SCHA),并利用数字测高仪和GPS实测数据对3个模型进行评估和比较。与数字测高仪数据的比较表明,3个模型能够较为准确地反映VTEC的变化趋势,证明了模型的有效性。与GPS实测数据的比较表明,3个模型中平均精度最高的是低阶球谐函数模型,其次是多项式模型,最后是球冠谐模型,其RMS和STD平均值依次为3.48 TECu、3.03 TECu、3.54 TECu、3.00TECu、3.82TECu、3.25TECu。利用GPS实测数据计算GIM(global ionospheric maps)模型的精度,结果显示,3个模型的BIAS均比GIM模型大,但是其RMS和STD小于GIM模型,显示了区域模型精度较高的稳定性。由各个模型与GIM模型的VTEC差值格网图可知,3个模型在建模区域的中部精度较高,多项式模型在边界有较明显的边际效应。

关键词：区域电离层模型数字测高仪 GPS VTEC 评估

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区域布网为主的全球电离层模型建立与分析

区域布网为主的全球电离层模型建立与分析

基于中国陆态GNSS观测网电离层层析的精度和可靠性分析

第三届中国卫星导航学术年会

作者：薛军琛宋淑丽朱文耀上海天文台中国科学院

利用全球IGS网以及中国大陆构造环境监测网络(陆态网)密集的GPS实测资料,对不同布站方式(包括G18027、G3027、L27。G表示全球,L表示中国区域)和不同星座数量(32颗星和12颗星)组合方案进行电离层解算,将生成的电离层产品(包括卫星的硬件... 详细信息

利用全球IGS网以及中国大陆构造环境监测网络(陆态网)密集的GPS实测资料,对不同布站方式(包括G18027、G3027、L27。G表示全球,L表示中国区域)和不同星座数量(32颗星和12颗星)组合方案进行电离层解算,将生成的电离层产品(包括卫星的硬件延迟DCB和全球的垂直电子总含量VTEC)与欧洲定轨中心(CODE)提供的电离层产品进行了比较分析,研究区域布网为主的全球电离层模型建立情况。初步结论为:1)G18027与CODE解全球符合在0.5TECu左右,但在中国及周边地区CODE解呈现一个约2TECu的系统偏差。2)L27与G18027的解在中国及周边地区呈现一个约1TECu的系统偏差;L27解在其未覆盖地区偏差甚大,可达几十个甚至更多个TECu。3)G3027与G18027的解在中国及周边地区符合较好,不存在明显的系统偏差,未被G3027覆盖的地区,VTEC平均RMS在7-8个TECu左右。4)G3027网用12颗星时,应采用8*8阶球谐系数建模,在中国地区仍然能达到较高的精度,在其它地区平均RMS在7-8个TECu左右,基本上能满足GNSS导航定位中电离层改正的需要。5)以上各种组网方案,均能给出卫星硬件延迟DCB的可靠结果。

关键词： GPS 区域布网全球电离层模型垂直电子总含量硬件延迟

来源： cnki会议评论

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基于中国陆态GNSS观测网电离层层析的精度和可靠性分析

区域GPS网实测电离层变化和卫星硬件延迟的可靠性研究

第四届中国卫星导航学术年会

作者：杨哲宋淑丽朱文耀薛军琛中科院上海天文台中国科学院大学

本文根据中国陆态观测网络中200多个GNSS基准站的观测数据,利用电离层层析技术开展了中国区域上空的电离层四维变化的监测试验;并利用单频单点定位方法及电离层垂测仪、卫星探针以及掩星观测等多种技术的观测结果与层析结果进行了全面比... 详细信息

本文根据中国陆态观测网络中200多个GNSS基准站的观测数据,利用电离层层析技术开展了中国区域上空的电离层四维变化的监测试验;并利用单频单点定位方法及电离层垂测仪、卫星探针以及掩星观测等多种技术的观测结果与层析结果进行了全面比对,分析了中国陆态GNSS观测网电离层层析可达到的精度和可靠性。主要结果如下:1)层析结果可以较好地反映电离层四维变化的信息,特别是顶部结构的时变信息,与DMSP卫星探针资料基本一致;2)层析的结果应用于GNSS单点定位的电离层延迟改正,相对于目前常用的一些电离层改正模型有一定的优势,特别是电离层层析成像的结果,可为低轨道飞行器等提供可靠的电离层改正服务;3)与掩星及ionosonde观测的电离层剖面比较,层析结果有一个偏大的系统误差。

关键词：中国陆态观测网络 GNSS 电离层层析电子密度可靠性分析

来源： cnki会议评论

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区域GPS网实测电离层变化和卫星硬件延迟的可靠性研究

第一届中国卫星导航学术年会

作者：薛军琛宋淑丽朱文耀卢秀山山东科技大学中国科学院上海天文台中国科学院上海天文台

根据高精度卫星导航定位的实际需要,介绍了利用中国GPS区域网双频载波相位平滑伪距实测数据,准实时监测区域网电离层TEC变化和GPS卫星硬件延迟（TGD）的方法和结果。通过与CODE事后提供的全球电离层产品比较,结果表明利用中国GPS区域网... 详细信息

根据高精度卫星导航定位的实际需要,介绍了利用中国GPS区域网双频载波相位平滑伪距实测数据,准实时监测区域网电离层TEC变化和GPS卫星硬件延迟（TGD）的方法和结果。通过与CODE事后提供的全球电离层产品比较,结果表明利用中国GPS区域网准实时测定的VTEC和TGD的精度可达2.0TECu和0.2ns。着重研究了区域网独立测定TGD的可靠性,利用中国境内的GPS站点分别构造三个大小不同的区域网,通过实测TGD与CODE结果的比对表明:为了获得区域网准实时测定TGD的可靠结果,对区域网的大小有一定的要求。

关键词：电离层 TGD VTEC 区域网

来源： cnki会议评论

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基于BDS/GPS双系统的全球电离层建模

中国科学：物理学、力学、天文学 2015年第7期45卷 23-32页

作者：薛军琛宋淑丽朱文耀中国科学院上海天文台上海200030

借助当前比较完善的GPS系统,建立基于BDS/GPS双系统的全球电离层模型,是克服BDS单系统建模弊端,提高全球电离层模型和硬件延迟(DCB)监测精度的一种有效途径.本文分析了基于BDS/GPS双系统的电离层模型所能达到的精度,以及GPS观测对DCB监... 详细信息

借助当前比较完善的GPS系统,建立基于BDS/GPS双系统的全球电离层模型,是克服BDS单系统建模弊端,提高全球电离层模型和硬件延迟(DCB)监测精度的一种有效途径.本文分析了基于BDS/GPS双系统的电离层模型所能达到的精度,以及GPS观测对DCB监测的辅助作用.文中选用了太阳活动峰年2013年2月11日–2014年1月13日336天的BDS/GPS双系统观测资料,利用15×15阶球谐函数模型建立了全球电离层模型(GIM/SHA),并利用IGS最终电离层产品(GIM/IGS)、双频实测VTEC和海洋测高数据对该双系统模型的电离层产品进行了全面的精度评估.结果表明:(1)通过与三种基准数据比对,GIM/SHA的外符合精度在3–6 tecu范围内,且系统性偏差较小;(2)GPS卫星P1P2频点DCB与IGS最终产品结果比较BIAS在0.1 ns内,RMS最大不超过0.2 ns;(3)通过比较BDS单系统与双系统生成的卫星和接收机B1B2频点DCB发现,两种方法解算的DCB均值差别为0.01–0.227 ns,双系统解算BDS卫星DCB稳定性稍优于单系统结果,但是GPS观测资料的加入能够明显地提高接收机DCB的稳定性;从14颗BDS在轨卫星B1B2频点DCB长期稳定性统计可见,各卫星DCB长期稳定性为0.2–0.3ns,其中GEO卫星稳定性水平稍差.

关键词：全球电离层模型 GPS BDS IGS 垂直电子总含量硬件延迟

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残损航空器搬移政策和技术方案研究

航空维修与工程 2024年第9期 114-116页

作者：孔轶峰薛军李乃琛中国国际航空股份有限公司

通过梳理法规和主机厂技术文件,分析了残损航空器搬移的政策、各单位的责任以及主机厂搬移技术方案,重点就航空器营运人如何建立搬移技术方案进行了研究,给出了相应方案和建议,供航司参考。

关键词：残损航空器搬移技术方案