单频精密单点定位中基于卡尔曼滤波的、自适应导航算法

提出一种应用于单频精密单点定位的动态实时导航算法,该方法利用卡尔曼滤波对载波相位等观测量进行实时处理,无需静态初始化并能达到较高的定位精度。通过改进基于新息自适应的卡尔曼滤波,提高导航算法在动态环境下的稳定性与定位精度。针对单频定位中的电离层修正问题,通过建立映射模型,将电离层影响作为待估计量进行滤波。在可见星数不小于...     

短波信道相干带宽的计算

介绍了一种双层平谷电离层电子密度模式。从该电子密度模式和电离层波传播特性出发确定多径分量,计算短波信道相干带宽。计算并分析了不同工作频率以及不同通信距离下的相干带宽。与采用单层电子密度的模型相比,由于双层平谷模型可以更准确地分析由电离层反射的多径分量以及它们的路径损耗,因此其计算的相干带宽比单层模型更接近实际测量值。     

江苏省区域电离层模型的建立和精度分析

利用江苏省连续运行卫星定位参考站综合服务系统的双频GPS载波相位观测数据,分别采用曲面拟合法、神经网络方法建立区域电离层模型,并详细分析不同模型的精度.计算结果表明,当基准站间距为200～300 km时,曲面拟合模型的平均外符合精度为0.21 m,神经网络电离层模型的平均外符合精度为0.06 m;基于神经网络电离层模型的单频GPS精密单点定位4 h静态时段解可以达到cm级精度.     

单站VTEC模型的建立研究

影响电离层的因素很多,许多因素又带有较大的随机性,而我们对各因素之间的相互关系,变化规律和内部机制尚未完全搞清。依据某一时段,某一小区域内实际测定的电离层延迟采用数学方法拟合出一个模型,不需要对电离层变化规律有透彻了解,一些时间尺度较长的不规则变化已经在模型中得到了反映。因此,采用这种模型,精度可大幅度提到。建立这种模型常用的有单基准站法和多基准站法。本文通过单基准站的高精度双频GPS观测数据,采用曲面拟合模型,建立小区域电离层模型,将该模型简称为单站VTEC模型。     

北斗二号/三号融合的分米级星基增强算法与性能分析

北斗卫星导航系统星基增强服务通过地球静止卫星向用户播发等效钟差、轨道改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数等四重广域差分改正数,用户在此基础上利用载波相位观测值实现实时分米级的定位性能.本文介绍了分米级星基增强服务的参数匹配算法以及单频、双频用户精密定位模型.将系统播发的四重差分改正数应用于北斗二号与三号融合的精密单点定位,分析了不同频点及定位模型的系统精密定位服务性能.18个测站7 d的结果表明:北斗二号/三号融合的星基增强服务双频组合动态精密单点定位平均12.42 min收敛至0.5 m以内,收敛后的平均定位精度为平面0.15 m,高程0.2 m;相比仅使用北斗二号系统,不同定位模型收敛时间平均缩短了56.7%;而基于非差非组合的分区定位收敛速度更快,并且能达到与无电离层组合模型相同的精度水平.使用北斗电离层格网信息改正的单频动态定位PPP平均11.74 min收敛至0.8 m以内,收敛后的平均定位精度为平面0.2 m,高程0.3 m;相比使用广播星历电离层模型改正的结果,静态和动态定位平均收敛时间分别缩减了21.4%和25.2%.     

高空俯视雷达的大气折射修正与定位误差模型

为了实施对地面目标的精确打击,空中飞行器上的雷达首先需要对地面目标精确定位.由于雷达电波在大气中传播时会产生折射误差,因而会影响雷达定位精度.针对有关部门的实际需求,以及目前大气折射误差修正基本上都是基于地基雷达的现状.通过选择高精度的对流层和电离层大气模型,利用全国对流层大气参数和电离层大气浓度剖面建立大气折射率剖面数据库.根据电波传播理论,利用射线描迹法推导出了位于电离层中俯视雷达的大气折射误差修正模型和定位误差模型.仿真实验表明,大气折射效应对高空俯视雷达探测精度影响很大.利用该模型可极大地提高俯视雷达的定位精度,为有效打击地面目标奠定基础.     

BD星基增强系统格网电离层延迟算法的研究

随着北斗卫星导航系统的发展日益成熟,开发基于北斗的星基增强系统已刻不容缓,而电离层误差是影响星基增强系统定位精度的重要误差源。利用中国大陆构造环境监测网络的10个GNSS参考站在2016年3月20日的观测数据,验证了基于北斗导航系统的星基增强系统格网电离层修正算法在中国地区部分站点的修正精度,与Klobuchar模型修正法进行了对比,并检验了格网电离层垂直延迟的修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法的修正精度普遍优于Klobuchar模型修正法;修正误差也在正常范围内,进一步说明格网电离层延迟算法在中国地区的应用是可行的。     

影响GPS测量的电离层延迟模型研究

GPS作为一种无线电导航系统,受到很多误差源的影响,如:卫星轨道误差、卫星钟差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、多路径误差、接收机钟差和测量噪声等误差。其中,自从SA(Selected Availability)于2000年5月1日取消以后,电离层误差是最大的一项误差。为了消除电离层延迟的影响,GPS导航定位中采用了双频改正法、利用电离层延迟的空间相关性差分以及各种电离层模型来削弱其影响。本文探讨了常用的修正GPS电离层延迟的模型和经验改正公式:Bent模型,IRI模型,Klubuchar模型,双频改正法等,并详细论述了如何利用双频观测值建立电离层模型。     

基于CAPS的双天线共接收机无电离层影响的混合差分定位新方法

针对转发式中国区域卫星导航定位系统（CAPS）的构思与设计,给出了基于CAPS的导航定位解算的3种基本模式,并进行比较分析．根据电离层延迟与频率平方成反比,提出双天线共接收机的无电离层延迟影响的混合差分导航定位新方法,给出其基本原理,导出混合差分观测量,具体推导了单历元和多历元的解算公式和算法．该方法消除了CAPS导航信息发射、传播、转发和接收等环节的电离层延迟、硬件延迟、时钟误差等公共误差,方便于实现单历元解算和多历元导航定位,可有效提高CAPS的导航定位精度和实时性．该方法不但能同时对CAPS星座的GEO和IGSO卫星进行几何定轨和导航定位解算,而且还可以求解对流层天顶延迟,用于研究大气中水汽含量的变化．在有限时间间隔内,利用多项式表示天顶延迟和CAPS卫星轨道,可有效减少未知参数个数,提高解算速度和实时性．     

太阳风暴对短波通信系统及设备的影响和应对措施

介绍了太阳风暴产生的基本原理及特性,分析了太阳风暴对电离层以及短波通信系统和设备的影响,提出了改善太阳活动对短波通信系统和设备影响的相应措施。     

A study on ionospheric HF channel with bitemporal response and scattering function

At first the bitemporal response method is introduced to solve the scattering function of the ionospeeric channel. We can get the scattering function, as a function, of the group path time delay and Doppler frequency. Thus Doppler effect resulting from the continuous movement of the ionosphere is analyzed to study the characteristics of the various ionospheric irregularities and diturbance. many possible problems and correction are researched lastly. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (69571020) and the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (RFDP1999048602) Biography: Chong Yan-wen(1972-), male, Ph. D. candidate, research direction: ionospheric modeling and inversion.     

电离层在地震短临预报中的应用

总结了能够引起电离层扰动的各种因素,包括太阳活动、地磁活动、大气波动、剧烈天气以及其它方面(例如地震、火山以及人类活动等);提出了地震电离层前兆研究的一般步骤流程:地震事例筛选-电离层观测参量筛选-异常识别与提取-地震电离层前兆确认;介绍了目前地震影响电离层的三种可能途径:化学、机械波和电磁途径;总结了地震电离层前兆地基和天基监测手段;最后提出了地震电离层前兆研究的几个重点需要解决的问题.     

中性风对暴时电离层影响的研究

从电离层等离子体动力学方程出发,研究了磁暴期间中性风对中低纬度电离层的影响.通过计算机模拟发现:中性风能够对暴时电离层等离子体的垂直向上漂移产生抑制作用,并延迟电离层F层底部"抛空"的形成;不论采用哪种中性风模式,磁暴都会对较低纬度的电离层产生更大的影响.     

利用单站电离层测高仪与GPS数据的同化反演试验

利用测高仪和GPS观测数据进行了单站电离层电子密度廓线的同化反演实验,实验中设计了一套基于Kalman滤波的电离层数据同化系统,采用了水平和垂直方向可分离的高斯型误差协方差矩阵,利用IRI2000模式作为同化反演的背景场,分别使用了测高仪数据和GPS数据进行了单独同化反演和联合同化反演实验,结果显示:在各类同化参数不改变的情况下,单独利用GPS数据反演结果较好,不仅可以得到较为准确的TEC,电子密度廓线结果也有较好的提升;单独使用测高仪反演的结果较差,在峰高以下电子密度廓线和观测较一致,但峰高以上电子密度廓线和观测比较的结果较差,并且TEC结果和观测也有一定误差;而利用GPS和测高仪数据联合反演的结果最好,无论是反演的电子密度廓线还是TEC值都和观测最为接近.     

利用单站电离层测高仪与GPS数据的同化反演试验

利用测高仪和GPS观测数据进行了单站电离层电子密度廓线的同化反演实验,实验中设计了一套基于Kalman滤波的电离层数据同化系统,采用了水平和垂直方向可分离的高斯型误差协方差矩阵,利用IRI2000模式作为同化反演的背景场,分别使用了测高仪数据和GPS数据进行了单独同化反演和联合同化反演实验,结果显示：在各类同化参数不改变的情况下,单独利用GPS数据反演结果较好,不仅可以得到较为准确的TEC,电子密度廓线结果也有较好的提升;单独使用测高仪反演的结果较差,在峰高以下电子密度廓线和观测较一致,但峰高以上电子密度廓线和观测比较的结果较差,并且TEC结果和观测也有一定误差;而利用GPS和测高仪数据联合反演的结果最好,无论是反演的电子密度廓线还是TEC值都和观测最为接近.     

Ionospheric structure in the region of East-Asian equatorial anomaly reconstructed by tomography

A chain of low latitudinal ionospheric tomography along 120°E meridian has been operating since 1993. This chain is composed of six stations from Shanghai to Manila receiving signals from the transit NNSS satellites. In this paper several reconstruction examples are presented, which give the 2-D imaging of electron density distribution obtained from the observed TEC data by means of computerized tomography technique. In reconstruction process a multi-station method was used to determine the unknown phase offset. To overcome the limitation of incomplete projection data, a technique of backprojection in combination with a normalized ionospheric model was introduced to obtain the initial guess of electron density distribution. The results demonstrate that ionospheric tomographic technology is very useful and effective to investigate the equatorial and low-latitudinal ionospheric structures and dynamics. Supported by the National Natural Science Foundation, of China & the Science Fourdation of State Education Committee of China Xu Jisheng: born in Nov. 1946, Professor     

Klobuchar模型的解读

对于单频GPS接收用户,电离层时延是重要的测距误差.Klobuchar模型是一种计算方便、实用可靠、能够有效改正GPS单频接收机的电离层延时误差的方法.展示模型的演绎分析和具体解算方法,对GPS单频机解算程序编写有一定帮助.     

Tomographic Study of Ionospheric Effects Associated with a Solar Eclipse

This paper studies the ionospheric effects associated with the solar eclipse of October 24th, 1995 by means of Computerized Ionospheric Tomography (CIT). Since the reconstructed profiles from experimental CIT are sporadically located in time, a time domain interpolation method based on Singular Value Decomposition (SVD) technique is proposed and applied to extract the ionospheric effects. The effects can be extracted by comparison analysis between the interpolated CIT profiles of the eclipse days and that of the reference day that are time-aligned. A series of figs have been obtained showing the attenuation of photonization effect at low altitudes and the weakening of plasma's transportation process at high altitudes, etc. The photonization effect recovered to normal level soon after the last contact. The maximum electron density diminishing is observed about 2 h after the eclipse maximum and the effects seem vanished in the hours followed. Analysis on vertical TEC's latitudinal-temporal variation gives     

玉树Mw7．1地震前电离层异常扰动初步分析

为了研究地震电离层效应,采用CODE提供的全球电离层地图（GIM）数据分析了2010年4月14日玉树7．1级地震．通过插值提取了震中区域震前的TEC时间序列,利用滑动四分位距法排除太阳（SSN、F10．7）和地磁活动（Dst、Kp）的干扰,发现电离层在震前26天和13天存在明显异常．全球电离层异常分布结果显示,震前26天的电离层异常幅度小于震前13天的异常幅度,这可能与临震时间有关．此外,两次异常的峰值点与震中区域并不严格对应,而是靠近震中偏向赤道的一侧,同时磁共轭区也有异常出现,但范围和幅度较小,这两次电离层异常有可能是地震前兆．     

太阳活动高年海南地区电离层Es临界频率特性研究

利用海南站数字测高仪在2002太阳活动高年观测到的偶发E层（Es）临界频率（foEs）数据,统计分析了Es层foEs的逐日分布、日中值日变化和日发生率分布特性,结果表明（1）绝大部分临界频率foEs值小于10MHz,foEs大于10MHz的情况仅在夏季出现较多;（2）foEs日中值从7点左右开始迅速升高,在10点左右达到极大值,并一直维持到14点左右,之后缓慢下降;（3）Es层发生率在夏季最高,其次是秋冬季,最低为春季。分析表明,风剪切理论能够较好地解释Es日中值日变化,但却不能充分解释Es发生率及foEs大于10MHz的分布特性,还需考虑太阳辐射水平等因素对foEs分布的影响。这些结果对于低纬电离层Es不规则体的变化规律研究具有重要的科学意义。