不同分布模式电离层对星载InSAR测高精度的影响及校正

电离层总电子含量(TEC)会使合成孔径雷达干涉测量(In SAR)信号产生相位延迟,进而影响生成DEM的精度,特别是对L和P等长波段信号的影响不可忽略。因此,针对不同TEC分布模式的电离层开展研究,构建了电离层对星载In SAR测高精度的影响模型,提出了相应的校正方法,并进行了仿真实验。实验表明对于特定波长的In SAR信号,不同TEC分布模式对In SAR测高精度的影响不同:TEC均匀分布的电离层模型对In SAR测高精度的影响较小,并可通过相位解缠、基线估计等环节进行很好的补偿;而TEC不均匀分布的电离层模型对In SAR精度的影响较大,仅靠相位解缠等过程不能较好地消除,必须通过向干涉图中加入电离层影响模型予以纠正。     

流动VLBI技术用于电离层探测

提出一种用流动VLBI进行电离层探测的方法，并做较详细的分析。     

高阶电离层延迟改正对精密单点定位的影响

利用BJFS和SHAO两个测站2016—2017年的观测数据,研究了高阶电离层延迟改正对静态精密单点定位PPP(Precise Point Positioning)的影响。实验结果表明:高阶电离层延迟改正对静态PPP的收敛时间没有影响;高阶电离层延迟改正对PPP定位在N-S方向影响最为显著,出现向南偏移的趋势,对BJFS测站的影响值为0.5～1.5 mm,对SHAO测站的影响值为0.5～3.0 mm;在U-D方向次之,出现垂直方向向上的偏移趋势,对BJFS测站的影响值为-0.5～0.0 mm,对SHAO测站的影响值为-0.5～1.0 mm;在东西(E-W)方向影响最小,对两个测站的影响值都在-0.2～0.2 mm,可以忽略不计;而且随着纬度的增加,对E、N、U这3个方向分量的影响越来越小。     

不同NeQuick电离层模型参数的应用精度分析

Galileo采用NeQuick作为全球广播电离层模型,其实际应用中以有效电离水平因子Az代替太阳活动指数作为NeQuick的输入参数,并利用二次多项式拟合得到广播星历中播发的3个电离层参数。本文在总结和讨论NeQuick模型参数估计方法及其变化特征的基础上,分别以全球电离层格网、GPS基准站及JASON-2测高卫星提供的电离层TEC为参考,分析不同NeQuick模型参数(包括以太阳活动参数F10.7为输入的NeQuick2、以本文解算参数为输入的NeQuickC和以Galileo广播电离层参数为输入的NeQuickG)在全球大陆及海洋地区的应用精度,并与GPS广播的Klobuchar模型对比。结果表明,NeQuickG在全球范围内的修正精度为54.2%~65.8%,NeQuickC的修正精度为71.1%~74.2%,NeQuick2的修正精度与NeQuickG相当,略优于GPS广播星历中播发的Klobuchar模型。     

利用GPS研究电离层延迟及电子浓度变化规律

电离层是大气层的重要组成部分，电离层对GPS观测信号的折射影响，是GPS测量中最严重最棘手的误差源之一，精确修正电离层折射影响和反演电离层结构，一直是GPS研究和应用中的热点问题，一方面，为提高（特别是单频）GPS测量精度，需研究精确的电离层折射改正模型或其它有效方法；另一方面，利用各类GPS网络所拥有的大量高精度的GPS观测资料可有效提取电离层变化信息，深入了解电离层精细结构、变化规律及其对无线电信号干扰机制，实现对电离层灾害性突发事件的探测和预报，近年来，结合理论研究和实际应用的需要，我们在这领域作了以下几方面的工作：（1）研究如何利用单台双频CPS接收机的观测信息确定电离层延迟改正模型，为小范围的单频用户服务；（2）研究如何建立较大区域的电离层格网模型，进而初步设想利用中国地壳运动观测网络深入研究我国领域的电离层的电子浓度变化规律；（3）研究单频用户如何更好地利用电离层延迟改正信息；（4）研究如何利用GPS网络系统监测电离层的异常活动。     

不同TEC分布模式对星载SAR立体定位精度的影响及校正

基于SAR成像模型和R-D定位模型,分析了电离层对星载SAR立体定位精度的影响,提出了相应的校正方法,并进行了仿真实验。实验表明对于特定波长的SAR信号,不同TEC分布模式组合对SAR立体像对定位精度的影响不同,校正效果也不同:当两幅影像对应的TEC分布均匀且大小相同时,电离层对SAR立体定位精度的影响小到可以忽略;当两幅影像由于拍摄季节不同导致TEC不同时,电离层影响很大,特别是距离向精度,其影响程度与两幅影像对应的TEC差值正相关,此时定向参数精化法校正效果很好;当电离层发生扰动时,电离层影响随着扰动程度的增大而增大,定向参数精化法有一定效果,但当电离层扰动很大时,校正效果明显减弱,还需要通过斜距直接校正法等其他方法予以校正。     

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。     

地方时的全球电离层格网精度评价

针对IGS发布的电离层格网产品的精度(均方根)在不同区域受太阳辐射影响不同的问题,该文提出基于地方时的全球电离层格网精度分析,通过地方时能较好地分析近似太阳辐射条件下的电离层精度。研究结果显示,电离层精度明显受地面基准站分布疏密的影响,基准站密集区域均方根随太阳辐射变化的波动较小,并且在太阳辐射较高时也能很好地保证电离层产品的精度;而基准站稀疏的区域均方根随太阳活动的影响较大,电离层精度较差。     

不同空间插值对InSAR大气延迟改正影响研究

大气效应是InSAR技术用于地表探测的主要误差源之一。GPS数据作为InSAR大气延迟误差改正的重要数据源,受其站点分布疏密的影响,分辨率还无法做到与SAR影像完全相匹配,必须对GPS获取的大气延迟数据进行空间插值。本文采用反距离加权法(IDW)、Kriging插值法和移动曲面拟合法(Surface Moving Fitting,SMF)三种插值方法,探讨了InSAR大气误差改正过程中的空间插值问题,并对三种插值的精度进行了分析和评价。     

结合星载与地基InSAR技术的露天矿地表形变监测

为了保障露天矿区安全生产及运营,针对露天矿区形变区难以及时识别与监测问题,采用星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和地基InSAR联合监测模式,对露天矿区开展不同阶段、多尺度的形变区域识别与监测,分析形变趋势,研究二者InSAR技术在露天矿区形变区调查、重点形变区确定及监测预警的应用效能。研究结果表明：星载InSAR技术实现对露天矿区的广域地表形变监测,且识别出重点形变区,分析形变发展趋势;地基InSAR实现了对露天矿区重点边坡形变区进行近实时、高频率的监测,根据监测数据变化趋势,判别形变发展阶段;两者InSAR技术结合应用,充分发挥各自优势,星载InSAR实现面域形变区识别与监测,地基InSAR实现重点形变区的高频监测及无法形成有效干涉形变区的补充监测,获取了更为详细、全面的形变信息,为露天矿区形变灾害监测预警提供高效、可靠的监测数据,提升露天矿区防灾减灾的能力。     

区域实时电离层延迟精化模型研究

研究电离层延迟的精化模型是一条高精度提取区域电离层延迟的可靠途径。常用的电离层延迟多项式函数模型,忽略了电离层延迟的局部特性,限制了建模精度,也不利于分析建模方法对模型求解精度的影响。针对多项式函数模型存在的不足,该文提出了电离层延迟的IDPB模型,将电离层延迟分为概略值和修正值两部分进行解算,解决拟合曲面的光滑度和逼近精确度之间存在着矛盾。结合JSCORS参考站的实测数据进行分析验证,IDPB模型可以提高电离层延迟解算的精度,同时可以缓解多项式函数模型解算的各时段电离层延迟的不连续性。     

Remarks on correcting ionospheric distortions in L-band radar interferometry

The L-band synthetic aperture radar (SAR) interferometry (InSAR) technique has a lower accuracy due to ionospheric phase distortions. Recently, a multiple-aperture interferometry (MAI)-based ionospheric correction method has been proposed. Using four types of ionosphere-distorted interferograms, the performance of the correction method was evaluated and then analyzed the feasibility of the correction method. The test interferograms contained severe azimuth streaking, low-frequency ionospheric phase distortion and drastic phase change due to the ionosphere. The results showed that (i) the existence and magnitude of ionospheric phase distortions can be recognized from MAI interferograms and (ii) the MAI-based ionospheric correction method efficiently reduced severe azimuth streaking and low-frequency distortion but did not mitigate the drastic phase change perfectly. It is allowed (i) to determine whether a given SAR interferogram has an ionospheric distortion and (ii) to predict whether the ionospheric distortion can be corrected by using the MAI-based ionospheric correction method.     

基于CGPS数据的InSAR对流层延迟改正研究

利用CGPS数据和站间、历元间的双差模型来计算InSAR大气延迟改正量。通过新西兰GEONET站网CGPS数据,研究了多雨山区的InSAR对流层延迟内插模型及对流层延迟参数估计个数问题,实验表明IDW和Kriging内插模型都能较好的适用于多雨山区的InSAR对流层延迟改正量内插,每隔5分钟估计一个对流层参数是比较合理的。     

利用GPS组合观测值建立区域电离层模型研究

介绍了VTEC模型的基本原理，给出了三种利用载波相位观测值改善伪距观测值精度的方法，利用三种组合观测值分别建立VTEC模型，并与利用伪距观测值计算的VTEC模型的精度进行比较。     

三频BDS电离层延迟改正分析

针对电离层改正会引起观测噪声放大,尤其三频二阶改正致使观测噪声被过分放大的不足,该文分别推导了BDS电离层双频一阶改正、三频一阶改正和三频二阶改正模型及三频载波无电离层组合模型。改正电离层延迟的同时会不同程度地放大观测噪声,为此分析比较了各种方法改正后的观测值精度和观测噪声,并对不同方法的应用进行了分析。     

网络RTK的电离层折射估算与改正

本文讨论了目前几类电离层延迟模型,分析了其改正效果,针对网络RTK的特点,给出了一种适合网络RTK定位的电离层延迟估算和处理方法,首先对基准站网的垂直电子总量计算,然后内插用户站处的垂直电子总量,进行估算用户电离层延迟和改正。实验证明,该方法可以取得较理想的网络RTK定位结果。     

两种GPS测定电离层电子密度模型的探讨

详细推导出利用GPS双频码距及载波相位观测值进行电离层电子密度求定的Klobuchar模型以及Georgiadou模型,给出了求定这两种模型参数的数学表达,从理论上指出该两种模型适合单历元解算的基本条件,通过实例进行了两种模型的电离层修正误差及误差频率的分析和比较。结果证明,与Klobuchar模型相比,Georgiadou模型具有表达形式简单,对模型参数的初值精度要求较低,数据利用率较高,参数估计精度较高等优点。     

Klobuchar电离层延迟改正模型精化方法的研究

在GPS导航定位中,单频接收机利用导航电文发播的Klobuchar电离层改正模型对电离层误差进行改正,但改正效果不太理想,为了提高其改正精度,并利用它进行电离层实时预报,我们通过电离层电子含量实测数据,对其进行精化,以满足要求。本文在原有Klobuchar电离层改正模型精化的基础之上,提出了一种新的精化方法,并对两种方法进行了比较研究,结果表明这两种精化方法对电离层的改正均有很好地提高,且本文提出的方法更优良。     

长距离网络RTK区域电离层延迟实时改正

针对网络RTK基线过长时电离层延迟的相关性就会减弱的问题,本文提出了一种长距离网络RTK区域电离延迟改正模型。首先利用已知载波值和确定的非差参考模糊度计算基准站的电离层延迟,进而传播至流动站,最后内插计算流动站电离层延迟,得到电离层延迟改正。通过实测CORS数据进行验证,结果表明,该算法可使长距离网络RTK达到厘米级精度的定位结果。     

InSAR生成DEM中WRF大气校正

利用星载重复轨道合成孔径雷达干涉测量InSAR技术获取数字高程模型(DEM),无法避免大气延迟效应的影响。InSAR大气校正的方法很多,但在DEM获取方面的大气校正研究却非常少见。本文研究星载重轨InSAR生产DEM时利用大气数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)得到的水汽结果进行大气校正的问题,重点讨论大气校正的策略,包括WRF模式设置和大气校正时机的选择,简要介绍了基于WRF运算结果的大气校正方法。利用Terra SAR-X数据进行实验,检验了所提出方法的有效性,证明了在干涉相位解缠前进行大气校正,比在相位解缠后进行的效果更好。将所提出方法应用于多基线、多波段InSAR干涉结果融合中,实验结果表明大气校正能够有效降低误差,对于相干性较高的地区效果更好。