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测绘标准化 2023年第1期39卷 33-38页

作者：黄基峻关国银广西机电工业学校广西南宁530023 广东省国土资源测绘院广东广州510500

针对IGS卫星接收站点数量多、接收卫星数据质量参次不齐的问题,本文提出格网优化选站法,通过格网的大小控制每个区域测站的数量,并采用格网算法优先选择格网内数据质量高的测站下载数据,使用Kriging插值及反距离加权方法重构优化区域电... 详细信息

针对IGS卫星接收站点数量多、接收卫星数据质量参次不齐的问题,本文提出格网优化选站法,通过格网的大小控制每个区域测站的数量,并采用格网算法优先选择格网内数据质量高的测站下载数据,使用Kriging插值及反距离加权方法重构优化区域电离层,并与CODE电离层产品进行对比,评价重构电离层的精度。试验结果表明,格网选站不仅保证了全球测站均匀分布,而且在提高精度的同时,减小了计算量;Kriging内插重构电离层较反距离加权算法,能更好地弥补测站稀疏所引起的电离层延迟异常值的问题,解算的电离层延迟量的精度更高。

关键词：格网选站电离层延迟电离层建模 Kriging内插电子总含量

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电离层探测及模化技术研究综述

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电波科学学报 2023年第4期38卷 625-645页

作者：甄卫民欧明朱庆林董翔刘钝中国电波传播研究所青岛266107

电离层作为日地空间环境的重要组成部分,会对穿越其中的无线电波产生折射、反射、散射和吸收等效应,从而影响卫星导航、通信、雷达等诸多无线电信息系统的性能.利用各类技术手段来探测电离层的特征参量,揭示其内含的变化规律,并在此基... 详细信息

电离层作为日地空间环境的重要组成部分,会对穿越其中的无线电波产生折射、反射、散射和吸收等效应,从而影响卫星导航、通信、雷达等诸多无线电信息系统的性能.利用各类技术手段来探测电离层的特征参量,揭示其内含的变化规律,并在此基础上构建出满足空间科学研究与系统应用的电离层模型,具有重要的价值.本文首先介绍了现有常用的地基和天基电离层探测手段;其次,调研总结了国内外在经验电离层模型、理论电离层模型、数据驱动电离层模型及机器学习建模方面的发展现状;再次,给出了导航系统电离层单频延迟修正、雷达系统电离层折射误差修正和通信/导航系统信号闪烁中断预警等三个典型应用场景中的电离层模型开发情况;最后,对电离层探测和模化技术的发展趋势进行了分析.

关键词：电离层探测电离层建模机器学习卫星导航数据驱动单频延迟修正折射误差修正信号中断预警

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BDS/GPS卫星数据质量分析软件开发及应用研究

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大地测量与地球动力学 2016年第9期36卷 837-840,846页

作者：金蕾吉渊明唐卫明张永峰浙江省测绘科学技术研究院杭州市保俶北路83号310012 武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉市珞喻路129号410079 武汉攀达时空科技有限公司武汉市大学园路430040

通过对TEQC数据质量模块相关算法进行分析,实现了支持RINEX2、3格式的BDS/GPS卫星数据质量分析软件DataQC的开发,其主要参数包括数据完整率、多路径指数、信噪比和周跳等,并增加卫星分布状况以及电离层、接收机硬件延迟偏差估计功能。... 详细信息

通过对TEQC数据质量模块相关算法进行分析,实现了支持RINEX2、3格式的BDS/GPS卫星数据质量分析软件DataQC的开发,其主要参数包括数据完整率、多路径指数、信噪比和周跳等,并增加卫星分布状况以及电离层、接收机硬件延迟偏差估计功能。通过多组数据验证,软件计算指标与TEQC结果具有较高的一致性;在电离层估计方面,与全球电离层格网(global ionosphere maps,GIM)插值计算结果的RMS在3TECu之内,并可用于接收机硬件延迟偏差稳定性的分析。

关键词： BDS 数据质量分析电离层建模多路径接收机硬件延迟

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GPS单频精密单点定位与区域电离层模型研究

GPS单频精密单点定位与区域电离层模型研究

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作者：涂锐长安大学

学位级别：硕士

随着近年来IGS轨道和钟差产品精度的不断提高,非差精密单点定位(PPP)技术因其作业高效、定位精度高、成本低等优势,成为目前GPS应用领域最为广泛的技术之一,而其中基于低廉的单频GPS接收机的单频精密单点定位技术也受到了广泛的关注。... 详细信息

随着近年来IGS轨道和钟差产品精度的不断提高,非差精密单点定位(PPP)技术因其作业高效、定位精度高、成本低等优势,成为目前GPS应用领域最为广泛的技术之一,而其中基于低廉的单频GPS接收机的单频精密单点定位技术也受到了广泛的关注。本文基于此,开展了一系列单频精密单点定位的理论研究和算法实现,并针对影响单频用户定位精度最棘手的误差源——电离层误差,开展了高精度区域电离层延迟模型的建立研究,研究了多个改进的新方法,不但为研究电离层的活动特性、变化规律,以及电离层预报等提供了新的途径,而且可以高效修正单频用户电离层延迟误差,在一定程度上实现了单频PPP定位与双频PPP定位精度相当的效果。同时,还研究提出了一种与差分定位弱等价的基于基准站改正的PPP新算法,在实际应用中获得了较好的定位效果。本文的研究内容,主要包括两大部分：一是单频精密单点定位的算法和模型研究,涉及顾及电离层参数估计的PPP模型建立,顾及基准站改正信息的PPP模型建立、单频PPP双频解算算法和PPP模糊度固定理论;二是电离层延迟建模及变化规律研究,包括西安市区域电离层模型建立,中国区域及西安电离层延迟变化规律分析以及电离层延迟二阶项模型建立。本文的主要贡献如下：(1)研究分析了单频精密单点定位中的各种误差源以及相应的改正措施,重点研究了天线相位中心改正对PPP定位的影响,得出天线相位中心偏差及其变化几乎不影响水平方向的定位结果,但对高程方向的定位结果有cm级影响的结论,绝对天线相位中心改正模型改正优于相对天线相位中心改正模型。(2)针对常规电离层延迟模型改正精度低、可靠性差等问题,提出了电离层延迟参数估计的思想,并建立了电离层参数估计的单频PPP数学模型,通过算例验证了该方法的可行性和高效性,为单频用户电离层延迟修正提供了新的思路。(3)研究并提出了基于基准站改正的PPP模型,该模型利用基准站和流动站的近似共性误差改正数,提高了流动站观测值的精度,加快了PPP收敛速度,提高了定位精度,并且理论上与差分定位具有弱等价性。(4)基于历元差分电离层模型,实现了单频数据反演双频数据,进而实现了单频PPP双频解算。该方法大大缩短了定位收敛时间,显著提高了单频PPP的定位精度,使单频用户得到近似双频解的精度。(5)分析了非差观测值模糊度归整和固定问题,提出了基于基准站改正的PPP模糊度固定算法。本文提出的模糊度固定方法能有效分离整周模糊度,将其固定后可以显著缩短PPP收敛时间,且实现简单。(6)基于相位平滑伪距和最小二乘拟合算法,建立了西安市区域电离层模型,并研究了西安市近几年冬夏季电离层的变化规律,该模型的建立一方面为区域用户提供了高精度的电离层产品,同时,揭示出的电离层变化规律为空间环境监测研究提供了重要信息。(7)研究了电离层一阶项、二阶项延迟提取方法,建立定量模型分析二阶项对点定位和基线的影响,并重点分析了中国区域电离层变化规律及对定位的影响,研究了西安市近些年电离层半年、年变化规律,得出电离层二阶项对高程方向有mm级影响的结论,对于地壳形变监测、地震灾害预测、板块运动等大地测量高精度研究和应用领域具有重要启示作用。并且,采用附有三角级数的曲面拟合模型,建立了电离层延迟二阶项模型,该模型可以辅助修正无电离层组合后残余的电离层二阶项延迟。

关键词： GPS 单频精密单点定位基准站改正历元差分模糊度固定电离层延迟电离层建模二阶项改正

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电离层延迟改正模型算法的研究与探讨

电离层延迟改正模型算法的研究与探讨

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作者：陈秀德长安大学

学位级别：硕士

电离层是地球表面从50千米到几千千米的大气,由于太阳辐射的原因,该区域的大气被弱电离化,产生大量的自由电子和离子。这些粒子对无线电波产生很大影响,引起的GNSS延迟可达数米甚至数百米,是目前GNSS应用中最主要的误差源之一,因此在进... 详细信息

电离层是地球表面从50千米到几千千米的大气,由于太阳辐射的原因,该区域的大气被弱电离化,产生大量的自由电子和离子。这些粒子对无线电波产生很大影响,引起的GNSS延迟可达数米甚至数百米,是目前GNSS应用中最主要的误差源之一,因此在进行无线电导航与应用时,需要进行电离层延迟改正。此外,卫星导航系统正进入新纪元,目前除了现有的GPS和GLONASS全球导航系统外,中国的北斗导航系统、欧洲的Galileo导航系统以及区域导航系统,如QZSS、NAVIC系统,均在迅猛发展。基于这种现状,本文对电离层延迟改正开展了一系列的研究工作。本文的主要工作和创新点如下:1.文中详细介绍GPSK8、Galileo NeQuick G、BDSK8、BDSK14、BDSSH广播电离层延迟改正模型的用户算法,并且评估了几种模型在不同区域的性能,为北斗全球广播电离层模型的性能优化提供了必要的支撑与保障。在中国区域,BDSSH模型性能最好,改正率均在75%以上,RMS精度为5TECU以内,模型改正效果由高到低依次为BDSSH、BDSK14、NeQuick G、BDSK8、GPSK8模型;在全球范围,也是BDSSH模型精度最好,改正率在70%以上,RMS精度为5TECU内,模型改正效果由高到低依次为BDSSH、NeQuick G、GPSK8模型。2.本文基于GPS、GLONASS、BDS、Galileo四系统的观测信息,开展了多系统的电离层VTEC建模研究,该策略能够更充分地利用当前多GNSS导航的特点,在一定程度上提高了电离层信息的拟合精度,为卫星导航应用与电离层研究工作提供了更加有效、可靠的途径。建模结果在北半球高纬和中纬地区的精度要比南半球好,并且精度比较稳定,与CODE最终GIM相比,平均偏差在1TECU左右,RMS在1.5TECU左右;建模结果无论在南半球还是北半球,中纬和高纬地区的建模结果都要比低纬好,北半球低纬地区,平均偏差为2.77TECU,RMS为3.92TECU;南半球低纬地区,平均偏差为2.33TECU,RMS为3.34TECU。3.本文开展了电离层图(GIM)的评估工作,主要讨论了CODE、ESA、UPC、JPL、CAS、IGS和iGMAS几家机构的最终、快速和预报的GIM精度,为GNSS单频用户进行高精度导航和科研工作者开展电离层信息的精密研究提供了有力保障。CODE的最终GIM精度在中纬和低纬地区的精度都是最好的,在中纬和低纬地区STD依次为1.78、2.84TECU;在高纬地区,JPL的最终GIM精度最好,STD为1.76TECU。JPL的快速GIM精度是所有快速GIM中精度最好的,在高纬、中纬和低纬地区的STD依次为1.77TECU、1.91TECU和3.14TECU。此外,预报GIM要比最终和快速GIM精度差一些。4.本文采用ARMA时间序列模型进行了电离层信息的建模与预报研究,为GNSS用户提供了高精度的实时电离层延迟改正模型,同时该方法也为电离层的研究工作提供了一条有效、可行的途径。预报结果在北半球的精度要比南半球高一些。在北半球,预报31天时,预报精度比较稳定,平均RMS为3.53TECU;随着纬度的降低,预报精度也随之降低;在中国区域,预报40天的预报精度比较稳定,平均RMS为4.01TECU;白天的预报精度要比夜晚好,互差在0.5TECU内。

关键词：电离层建模 ARMA建模与预报广播电离层延迟改正模型载波相位平滑伪距实测数据电离层延迟改正模型全球电离层图硬件延迟

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