基于GNSS观测的核爆相关参数估计研究

地下核试验引发的声重波会对电离层造成影响,引发行进式电离层扰动(TID)。通过GNSS的观测数据可以提取出地下核试验引发的电离层TID,从而对核爆的相关参数进行分析。本文根据IGS站点接收的全球定位系统(GPS)数据,探讨了估算TID传播速度以及核爆爆心位置的方法,并给出了计算结果。结果表明利用GPS观测数据来估计核爆爆心位置是可行的。      

基于电离层电子含量变化率的周跳探测方法

推导了利用GNSS双频数据的基于电离层电子含量(TEC)变化率的周跳探测方法,分析了电离层平静期和活跃期的TEC变化率,并认为对1s采样率的数据来说无论是否发生电磁暴都不影响TEC变化率法的使用,通过实验证明TEC变化率法能对1s采样率数据中的、其它周跳探测方法较难探测的小周跳进行探测,而联合利用TEC变化率法和MW法可对各自不敏感的周跳组合进行有效探测,实验证明:联合法对电离层平静期和活跃期中、采样间隔为1s的数据中的周跳都具有很高的探测成功率。     

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。     

震前电离层TEC异常扰动的研究

利用中国地壳运动观测网络基准站观测数据,计算了2008年3～8月期间的中国区域电离层电子总含量(totalelectron content,TEC),并根据CODE分析中心最终TEC数据,采用不同尺度的统计分析方法,对半年来四川地震上空TEC值进行检查。结果表明,在5.12汶川地震震前一个星期内,孕震区上空连续出现明显的电离层异常扰动(在一定的经度范围内),其电离层异常驼峰有向磁赤道漂移的趋势,并逐步完全消失;对于此后发生的大于Ms5.0的地震,75%的地震区域同样发生此类现象。     

地基GNSS电离层层析方法及应用

随着GALILEO、GLONASS和BDS等系统的快速发展,全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)为电离层层析技术的应用带来大量的观测数据,可弥补单星座条件下地面观测站点少和观测视角有限等不足。本文利用多星座GNSS的观测数据,通过融合定权的方式,提出一种基于地基GNSS的电离层层析方法,求解出高精度的电离层电子含量值。利用该方法反演出欧洲区域上空的电子密度。实验结果表明,多星座GNSS反演的精度要优于使用单GPS数据的结果。并将该方法应用到磁暴探测中,与垂测仪的观测结果进行比较,验证了多星座GNSS电离层层析方法的可行性和优越性。     

地磁暴期间电离层扰动监测及GNSS定位性能分析

为分析磁暴期间电离层扰动规律及GNSS定位性能变化,基于国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)全球观测数据及全球电离层图(global ionospheric map,GIM),对2018年8月26日地磁暴事件引发的北半球地区电离层总电子含量(total electron content,TEC)异常变化和GPS定位性能进行分析.结果表明：北半球TEC异常存在纬度差异,高纬地区响应快,低纬地区异常值变化大,达12 TECU;磁暴期间高纬地区观测数据周跳变化明显,周跳比数值与磁静日相比最大下降61.84%;磁暴期间所有测站数据完整率下降,高纬地区下降响应快,下降严重,达38.65%,研究区所有测站数据完整率下降出现在磁暴恢复相,数据质量与TEC异常变化规律较为一致;对GPS双频动态精密单点定位(precise point positioning,PPP)结果进行分析发现,磁暴期间高纬地区测站定位误差显著增大,水平和垂直方向均方根误差(root mean squared error,RMSE)增至约0.7 m及1.8 m.     

中低纬度地区连续运行参考站网络电离层扰动修正技术研究

分析了电离层扰动对中长距离连续运行参考站网络(CORS)的工作性能的影响,论证了中小尺度电离层行进式扰动是影响中低纬度地区CORS基线解算和实时定位精度的最主要误差源。本文提出了时相关电离层修正模型,通过在双线性曲面纠正模型上附加中尺度电离层扰动修正信息,实现电离层预报修正技术。在100 km以上长距离参考站网的实验验证了该技术应用于CORS领域减弱电离层强扰动影响方面的有效性。     

GNSS三维电离层层析算法及电离层扰动研究

<正>电离层总电子含量(total electron content,TEC)是一个重要的电离层物理参量,对电离层物理的理论研究以及电波传播的应用研究有着十分重要的意义。然而,在理论和应用研究过程中,基于单层假设的电离层TEC空间分布只能反映电离层的水平结构,而难以反映电离层的垂直结构。电离层层析成像(computerized ionospheric tomography,CIT)技术的出现为监测电离层垂直结构提供了     

基于GPS观测分析青岛地区电离层板厚变化特性

基于青岛站2000年8月至2006年4月间半个太阳活动周的GPS和测高仪的同步观测,提取期间的电离层TEC和f_oF_2的小时观测数据,联合分析该地区电离层板厚的日变化、季节变化和随太阳活动变化,研究表明青岛地区电离层板厚在日出前时段出现明显的增强峰,并随季节和太阳活动呈现出较复杂的变化关系.利用板厚的相对偏差,探讨了电离层板厚扰动变化分布特征.     

地基GNSS全球电离层延迟建模

为了对区域电离层延迟进行实时模型化,利用中国区域GPS实测资料,基于球冠谐函数模型、低阶球谐函数模型、多项式模型和Kriging内插方法,构建了电离层延迟模型。重点讨论了电离层垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)的空间变异性、相关性的统计计算和Kriging内插估计方法,实现了中国区域VTEC格网实时建模。验证结果表明,高纬度地区VTEC拟合精度优于低纬度地区,Kriging内插估计和多项式模型结果的拟合内符合精度明显优于球冠谐函数模型和低阶球谐函数模型。但多项式拟合的格网,其方差则存在明显的边际效应,拟合区域中央精度较高,区域边缘地带精度明显下降;Kriging算法估计的格网点VTEC方差更符合实际情况,穿刺点多的地方,格网点精度较高。     

GNSS／LEO无线电掩星电离层探测仿真研究

无线电掩星是实现全球电离层探测的重要手段之一。针对GNSS／LEO掩星探测电离层的特点,基于电离层掩星的判决条件,通过NeQuick模型实现了电波弯曲角和绝对总电子含量的数据仿真,利用阿贝尔变换法（Abel Transform）和穿刺法实现了电离层电子密度剖面的有效反演,统计分析结果验证了NeQuick模型用于GNSS／LEO无线电掩星电离层探测仿真的可行性。     

电离层闪烁对全球导航卫星系统（GNSS）的定位影响分析

电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一,中国南方区域是全球电离层闪烁多发区之一,开展电离层闪烁对卫星导航系统性能的影响研究具有重要意义。利用中国区域的电离层闪烁数据和GPS测量数据,对电离层闪烁情况下的用户定位性能进行了比较分析,发现电离层闪烁将引起用户定位误差的普遍增大,严重时可能出现定位异常,电离层闪烁对不同的定位应用方式具有不同程度的影响,电离层闪烁对卫星导航系统的多种影响是卫星导航系统的重要威胁之一。     

电离层闪烁对GNSS接收机性能影响比较分析

电离层闪烁是引起GNSS接收机性能降低甚至失锁的重要环境干扰因素。利用实测数据,比较分析了不同电离层闪烁活动强度下,不同GNSS系统（BD和GPS）接收机的定位性能。结果表明：电离层闪烁较弱时（S4〈0．3）,两种接收机均可以实现基本的定位功能;电离层闪烁较强（S4〉0.7）,且持续时间较长时,不同GNSS接收机将出现定位结果的抖动、跳变或失去定位能力;GNSS接收机应对电离层闪烁影响的能力与接收机设计相关。研究结果可作为抗闪烁接收机开发或闪烁影响分级的参考。     

电离层扰动对局域增强系统的影响分析

卫星导航局域增强系统采用差分技术实现高精度定位能力。电离层扰动现象将对局域增强系统产生严重影响。电离层暴降低了电离层延迟空间相关性,进而影响差分定位的精度;电离层闪烁引起卫星信号质量和测量质量的降低,同时伴随闪烁产生的电离层电子密度不均匀体也会降低电离层延迟的空间相关性,影响差分定位精度。电离层扰动对局域增强系统的影响应通过接收机设计、增强系统设计、完好性实现方法等多方面的改进加以应对。     

Ionospheric correction using NTCM driven by GPS Klobuchar coefficients for GNSS applications

Global Navigation Satellite Systems (GNSS) require mitigation of ionospheric propagation errors because the ionospheric range errors might be larger than tens of meters at the zenith direction. Taking advantage of the frequency-dispersive property of ionospheric refractivity, the ionospheric range errors can be mitigated in dual-frequency applications to a great extent by a linear combination of carrier phases or pseudoranges. However, single-frequency GNSS operations require additional ionospheric information to apply signal delay or range error corrections. To aid single-frequency operations, the global positioning system (GPS) broadcasts 8 coefficients as part of the navigation message to drive the ionospheric correction algorithm (ICA) also known as Klobuchar model. We presented here an ionospheric correction algorithm called Neustrelitz TEC model (NTCM) which can be used as complementary to the GPS ICA. Our investigation shows that the NTCM can be driven by Klobuchar model parameters to achieve a significantly better performance than obtained by the mother ICA algorithm. Our research, using post-processed reference total electron content (TEC) data from more than one solar cycle, shows that on average the RMS modeled TEC errors are up to 40% less for the proposed NTCM model compared to the Klobuchar model during high solar activity period, and about 10% less during low solar activity period. Such an approach does not require major technology changes for GPS users rather requires only introducing the NTCM approach a complement to the existing ICA algorithm while maintaining the simplicity of ionospheric range error mitigation with an improved model performance.     

电离层闪烁对卫星导航系统性能影响的仿真分析

电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一。通过仿真方法对中国区域用户定位性能受电离层闪烁影响的情况进行分析研究。结合电离层闪烁模型、卫星导航接收机模型和用户定位算法,仿真了中国区域内卫星导航系统用户在电离层闪烁存在情况下的定位精度性能。仿真结果表明：电离层闪烁将引起用户接收机测量误差的增大,在受电离层闪烁影响严重的中国低纬地区,用户定位误差将有明显增大,严重时可能出现定位异常。     

GNSS无线电掩星电离层反演技术现状与展望

回顾了GNSS无线电掩星电离层反演的不同方法和应用实例,并针对存在的问题和今后的研究方向进行了探讨和总结。