基于分片线性插值的北斗格网电离层延迟问题研究

为了增强定位精度,需不断提高电离层延迟模型精度,格网电离层模型由于修正效果佳而被广泛应用。针对格网模型构建过程中网格节点处电离层延迟的插值问题,提出了分片线性插值法计算用户端穿透点的电离层延迟。基于格网模型的特征,在同一模型中应用不同的插值算法进行电离层延迟误差的对比,并检验格网电离层垂直延迟修正误差(GIVE)。结果表明,使用分片线性插值法计算的穿透点电离层延迟值更接近于实测数据,GIVE值更小,从而验证了该插值方法计算用户端穿透点的电离层延迟的高准确度。     

BD星基增强系统格网电离层延迟算法

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。     

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。     

大气电离层对GPS测量影响的探讨

本文从GPS测量误差来源出发,详细的分析了大气电离层的结构、电离层的折射延迟数学表示方式以及延迟对GPS测量的具体影响。最后,本文深入探讨了格网模型修正电离层延迟的方法,提出了站际分区新型格网模型值的具体确定方法,并通过实际试验得到数据证明了该方法的优越性。     

一种实时双频电离层修正方法

电离层延迟是影响GPS绝对定位的重要因素。比较常用的电离层延迟修正方法有模型方法和双频方法。模型方法和使用双频码伪距的方法精度有限。使用双频载波相位进行电离层延迟计算需要求解整周模糊度,计算复杂。本文提出了一种同时使用GPS双频码和载波观测量进行电离层误差修正的方法。使用卫星信号模拟器生成信号并用接收机实时接收,用此方法计算出电离层延迟值,并与真值进行比较,计算误差为厘米级。最后,接收真实卫星信号并计算了真实电离层延迟,并与使用Klobuchar模型方法计算出的电离层延迟进行了比较。     

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。     

利用CORS进行格网化电离层TEC实时监测

为了实现对区域电离层的实时监测,利用连续运行参考站观测到的双频GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)信息.根据卫星和接收机硬件延迟在一定时间内比较稳定的特点,利用前一天计算的硬件延迟值来修正当日卫星传播路径上的总电子含量值,从而获得实时的电离层总电子含量.由此建立单历元多站多项式模型,结果表明:当基站间距离平均约为250 km时,由7个基站共同建立的实时模型内外符合精度平均优于0.8 TECU(1TECU=1016电子数/m2),将实时模型计算的电离层延迟改正信息应用于静态单频PPP定位中,点位精度能够达到0.3~0.4m,与不进行电离层延迟改正的单频PPP定位结果相比提高80%左右.因此,进一步结合格网技术,可以实现区域电离层总电子含量的实时监测.     

基于GPS的双频电离层修正算法研究

电离层延迟是影响GPS卫星导航的重要误差源之一,为了有效消除该误差的影响,需要选择适当的电离层延迟修正的方法。本文在分析各修正方法优缺点的基础上,设计了一种利用双频点伪距及载波相位观测量来消除观测路径上的电离层延迟量方法,并在修正的过程中加入了检测和修复周跳的算法,提高了该方法的精度。     

一种GPS/BDS多频单站电离层模型与卫星DCB精化方法

电离层误差与卫星DCB是精密定位中的重要误差源,对于局域增强系统,常规方法是利用单个基准站对这些误差进行精密修正。从GPS/BDS的局域增强应用实际出发,讨论了建立GPS/BDS多频单站电离层模型与解算卫星BCB的方法,并利用乌鲁木齐iGMAS监测站验证了该方法的有效性。结果表明,该方法建立的局域电离层模型,与CODE全球电离层格网模型的误差可控制在3.5TECU以内,GPS卫星DCB与CODE发布值可控制在0.5ns以内;BDS卫星DCB与IGG发布值可控制在1.7ns以内,GPS的BCB稳定性比BDS略好;IGSO卫星DCB稳定性优于MEO与GEO卫星。     

一种GPS/BDS多频单站电离层模型与卫星频间偏差精化方法

电离层误差与卫星频间偏差(DCB)是精密定位中的重要误差源。对于局域增强系统,常规方法是利用单个基准站对这些误差进行精密修正。从GPS/BDS的局域增强应用实际出发,讨论了建立GPS/BDS多频单站电离层模型与解算卫星BCB的方法;并利用乌鲁木齐i GMAS监测站验证了该方法的有效性。结果表明,该方法建立的局域电离层模型,与CODE全球电离层格网模型的误差可控制在3.5TECU以内;GPS卫星DCB与CODE发布值可控制在0.5 ns以内;BDS卫星DCB与IGG发布值可控制在1.7 ns以内。GPS的BCB稳定性比BDS略好;IGSO卫星DCB稳定性优于MEO与GEO卫星。     

基于局部加权线性回归的电离层层析重构

电离层层析重构的精度和穿过电离层的观测射线的分布和数量息息相关,由于地面观测站与卫星数量和分布的局限性,电离层大量格网内没有射线通过,进而使得没有射线穿过的格网迭代收敛后的像素值与初始值相同;然而实际反演过程中,初始值通常是由精度不高的经验电离层模型给出,从而使得电离层层析重构的精度不高。围绕这一问题,将机器学习领域的局部加权线性回归算法拓展应用到电离层层析重构技术中,依据电离层格网空间内像素的电子密度空间平滑分布特性,为没有射线穿过的格网通过局部加权线性回归算法计算格网像素值,解决了没有观测射线穿过的格网对初值的过度依赖问题,进而提高电离层层析重构的精度。数值模拟实验和实测数据的仿真结果表明新算法相比于传统层析算法更加有效、可靠和优越。     

地面GPS双频非差观测值仿真

本文在系统研究GPS观测模型和各项误差模型的基础上,建立了地面GPS双频非差观测模型,设计了一套较完整的计算仿真程序。误差模型包括钟差、电离层延迟、对流层延迟、相对论效应、地球固体潮等,反映了测量环境条件。根据具体要求可在观测值中添加粗差和周跳,为利用GPS观测值探讨定位方案设计、周跳和粗差探测等问题提供了验证平台。最后,本文利用BERNESE定位软件给出了电离层延迟和对流层延迟分别对单点定位精度影响的实例,实验证明仿真结果与实际情况符合较好。     

不同全球对流层天顶延迟产品在中国区域的比较

用4种全球对流层天顶延迟格网产品计算我国区域内9个IGS(International GNSS Service)站的对流层天顶延迟,分析各产品的精度,包括对流层延迟高程归算方法、格网插值方法及其在不同区域的差异性.结果表明,不同插值方法的插值精度无明显差异,对流层延迟的高程归算精度与站点的高程离散度有关;UNB(University of New Brunswick)提供的不同格网产品精度相当,但与VMF1(Vienna Mapping Functions)产品有明显差异;各产品的插值精度在区域上不尽相同,且VMF1产品更稳定.     

基于虚拟仪器技术的上止点修正系统研究及应用

上止点位置准确度,对内燃机燃烧分析有重要影响。基于虚拟仪器技术用"倒拖法"计算内燃机动态上止点,设计了上止点修正系统,界面简洁、操作简单。在软件设计算法中,首先对内燃机缸压数据进行采集与处理。再通过比较几种插值方法和线性拟合方法得出差值误差大小,找到最佳插值方法和线性拟合方法,从而得出内燃机上止点修正值并在JX493内燃机得到了应用。     

1965—2009年青藏高原地区温度的空间插值分析

利用空间插值技术研究了青藏高原的温度变化,在已有常规插值方法基础上,考虑海拔、经度和纬度等因素,提出了一种"模型拟合+残差修正"的综合插值方法.首先,建立温度与海拔、经度和纬度的回归模型,该模型通过了显著性水平为0.05的t检验;其次,根据模型回归值和站点实测值,得到实测点的残差;然后,选取一种常规插值方法,对残差进行插值;最后,把残差插值结果修正到模型回归图上,得到最终的温度插值图.通过常规插值方法和综合插值方法的对比发现,在所选的14个检验站点中,常规插值方法的中误差都大于3.0℃,而综合插值方法都小于3.0℃,其中"模型拟合+残差修正"的综合插值方法的中误差最小可达到1.26℃,相比常规插值方法的中误差至少提高了2倍,表明综合插值方法对青藏高原地区温度插值有更好的适用性,插值精度更高.     

大气折射率分布规律的建模与仿真

提高雷达探测精度的关键因素之一是对电波折射误差进行高精度的修正。针对目前大气折射率线性插值的方法导致电波射线折射率产生较大误差的情况,依据大气折射率随高度变化的规律,提出了样条插值和最小二乘结合的方法。在0～13 km高度范围内利用样条插值得到连续的折射率曲线,在9～60 km高度范围内利用最小二乘方法拟合出折射率连续的曲线。将样条插值和最小二乘拟合方法得到的折射率与分段插值的折射率、实际探测的大气折射率进行对比,证明样条插值具有较高的精度,最小二乘拟合函数具有计算简便、误差小的优点;将实际探测数据与由样条插值和最小二乘法得到的大气折射率折射误差进行比较,证明了样条插值和最小二乘法可有效提高电波折射修正精度。     

基于GPS数据确定电离层延迟的蚀因子法

通过建立电离层交叉点(ionospheric pierce point,IPP)点的电离层蚀因子(ionospheric eclipse factor,IEF)λ及其影响因子(ionospheric influence factor,IFF)-λ,综合λ,-λ与IPP点的地方时t,研究了一种利用GPS数据确定电离层延迟的新方法--电离层蚀因子法(ionospheric eclipse factor method,IEFM).IEFM方法强调根据电离层的变化特性选择合理的TEC模型.初步结果表明,利用IEFM拟合的电离层延迟的改正精度更接近L3观测自校正电离层延迟的精度.     

GPS对流层延迟的历元间差分分析

GPS(Global Positioning System)观测难免受到各种因素的影响,虽然可以通过不同观测组合和改正模型予以消弱,但总有一定的残留误差对定位结果产生影响.基于精密单点定位理论,通过无电离层组合模型、高精度GPS卫星轨道、卫星钟差来削弱电离层延迟误差、轨道误差的影响,以不同采样间隔的观测数据,分析对流层延迟历元间差分结果的特性;分析不同采样间隔观测中,对流层延迟历元间差分值的变化,对流层延迟对历元间差分观测值的影响;残留误差对历元间差分结果、组合观测值的影响;残留误差在时间序列上的变化.     

BDS/GPS四频组合观测值系数选择方法与分析

长波长、弱电离层延迟、低噪声的线性组合观测值能够实现整周模糊度的快速确定,而组合的波长、电离层延迟系数及观测噪声都由组合系数决定。在用频率因子、电离层延迟因子和观测噪声因子表征组合波长、电离层延迟系数及观测噪声大小的基础上,利用搜索法得到了适合于整周模糊度解算的BDS/GPS B1、B2、L1、L2四频组合观测值系数,利用函数法得到了观测噪声最优时组合观测值系数和与频率因子及电离层延迟因子的函数关系,结果表明,0,-1,0,(1)、-1,0,1,(0)和-1,-1,1,(1)3组系数确定的组合观测值具有较长的组合波长,较小的电离层延迟误差和观测噪声,有利于整周模糊度的解算。     

GPS广播电离层模型精化方法

电离层延迟是影响定位的主要误差源之一,与电离层电子含量(TEC)密切相关。Klobuchar模型是GPS单频用户在实时定位中消除电离层延迟的有效方法,其精度在太阳活动低年只有50%-60%。本文针对TEC时间序列的随机噪声和Klobuchar模型参数设置的局限性采取两种不同的改进策略,以双频改正法计算值作参考,利用广西CORS监测站数据进行解算并分析不同优化策略的效果,研究表明,针对TEC时间序列的精化模型,Kalman滤波处理策略效果最优,加权最小二乘方法效果最差,该处理策略改进效果整体差于模型参数的估计改正策略,模型参数改正方法,以14参数模型改正效果为最优,10参数次之,8参数最差,另外模型的计算效率也是其适用性的考量标准之一。