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一种实时双频电离层修正方法王先毅;孙越强;杜起飞;白伟华;吴迪;王冬伟【摘要】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.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.%The ionospheric delay is one of the main error sources for GPS absolute positioning. Ionospheric delay models and dual- frequency methods are commonly used. Ionospheric models are based on empirical models, and the accuracy is limited. Dual-frequency ionospheric delay calculation methods, which use code and carrier observations respectively, have their drawbacks. A method of using dual frequency code pseudorange and carrier phase measurement simultaneously are presented to eliminate the ionospheric delay of observation path. Signal simulator was used to generate GPS signal with ionospheric delay. The ionospheric delay was calculated and compared with true value. Results show that the new method have centimeter-level accuracy. In the last part of this paper, real GPS signal are received and ionospheric delay is calculated and compared with results calculated using Klobu-char model.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)005【总页数】4页(P992-995)【关键词】GPS;双频;电离层延迟;码伪距;载波相位;Klobuchar模型【作者】王先毅;孙越强;杜起飞;白伟华;吴迪;王冬伟【作者单位】中国科学院国家空间科学中心,北京100190;中国科学院研究生院,北京100190;中国科学院国家空间科学中心,北京100190;中国科学院国家空间科学中心,北京100190;中国科学院国家空间科学中心,北京100190;中国科学院国家空间科学中心,北京100190;中国科学院国家空间科学中心,北京100190;中国科学院研究生院,北京100190【正文语种】中文【中图分类】P228.4GPS绝对定位受卫星星历、电离层、对流层延迟、多路径及钟差等系统误差的影响。
区域电离层建模摘要：电离层延迟误差是GPS 定位中的一项重要误差源，自从2000年5月美国取消了SA 政策后，电离层延迟误差改正显得尤为重要。
通常我们都是选取合适的模型来消除电离层，本文的目的就是系统性论述电离层常用模型，已经对某个特定区域进行TEC 建模的方法，并用数据进行了验证。
关键字：电离层；误差；TEC ；建模 引言电离层是高度在60-1000km 间的大气层，当GPS 卫星所发射的信号穿过电离层时，其传播速度会发生变化，变化程度取决于电离层中的电子密度和信号频率，从而使得信号的传播时间't ∆乘上真空中的光速c 后所得到的距离'ρ不等于从信号源至接收机的几何距离ρ，其造成的误差一般在白天可达15m ，夜晚可达3m ；在天顶方向最大可达50m ，在水平方向最大可达150m ，因此必须对电离层延迟加以改正。
一、电离层介绍电离层是一种含有较高密度电子的弥散性介质，电磁波在电离层中的传播速度G V 与群折射率G n 为：)28.401(2--==f N C n Cv e GG 式中，e N 表示电子密度（电子数/3m ），f 为信号的频率（Hz ），C 为真空中的光速。
在进行伪据测量时，P 码以群速度G V 在电离层中传播，若伪据测量中测得信号的传播时间为t ∆，那么卫星值接收机的真正距离ρ为：ds N f C ds N fCt C dtV s e s e tG ⎰⎰⎰-=-∆==∆''2228.4028.40ρρ 由上式可以看出，电离层延迟的大小与电离层中的电子密度（TEC ），令⎰=se dSN TEC则我们称TEC 为总电子含量。
它表示沿着卫星信号传播路径s 对电子密度e N 进行积分。
由此可见电离层改正的大小主要取决于信号传播路径上电子总量和信号频率。
由公式可知，伪据测量中的电离层群延迟改正g )(ion ∆为：TEC fG ion 24028.0)()(-=∆米 式中，TEC 以1610个电子/3m 为单位，信号频率f 以GHz 为单位，其电离层延迟改正分别为：TECm TEC m L ion L ion 267286.0)()(162292.0)()(21=∆=∆根据电离层特性，TEC 主要集中在电离层的F 层，他在300km~500km 达到最大值，因此我们假定F 层的某一个高度处，所有的自由电子大部分都集中在一个厚度为无限薄的球壳上，距离地面约为375km ，此即电离层单层模型SLM 。
电离层对星载SAR成像质量影响和校正方法研究电离层对星载SAR成像质量影响和校正方法研究摘要：电离层是地球大气层的一部分，由于其电离的特性，对星载合成孔径雷达（SAR）成像质量产生了重要影响。
本文通过对电离层的形成原理、特性及对星载SAR成像的影响进行了分析，总结了目前常用的电离层校正方法，并探讨了未来的研究方向和发展趋势。
1. 引言电离层是指地球大气层中含有大量电离气体的区域。
电离层的主要特点是其离子浓度、电导率和折射率随高度和时间变化较大。
这些因素会对星载SAR成像的精度和分辨率产生直接影响，因此对电离层的影响和校正方法的研究具有重要意义。
2. 电离层对星载SAR成像的影响电离层的存在会导致雷达波传播时发生折射、散射和吸收，影响星载SAR成像的成像质量。
主要影响包括信号延迟、多路径效应和相位失真等。
信号延迟是由于电离层的折射作用导致信号的传播路径较真空中相对增加，从而影响成像的几何精度。
多路径效应是由于电离层产生的信号反射和散射导致信号到达接收器的时间存在多个路径，从而造成成像的模糊和重叠。
相位失真则是由电离层中的折射和衍射引起的，对成像的相位信息产生影响。
3. 电离层校正方法目前，常用的电离层校正方法主要包括模型校正、实时校正和图像处理校正。
模型校正是通过建立电离层传播模型，利用电离层的模型参数对信号延迟和相位失真进行校正。
实时校正是通过在卫星上搭载电离层监测仪器，实时测量电离层参数并进行校正。
图像处理校正是通过在成像过程中对接收到的信号进行后续处理，如去除多路径效应、相位失真校正等。
4. 未来的研究方向和发展趋势随着卫星技术的不断发展和成像要求的提高，电离层对星载SAR成像的影响研究越来越受到关注。
未来的研究方向主要包括对电离层的建模与预测、新的电离层监测技术的发展和与其他影响因素的综合校正等。
建立更准确的电离层传播模型和预测方法，研发更先进的电离层监测设备，以及将电离层校正与其他成像校正方法结合，都是未来研究的重点和方向。
电离层延迟修正方法评述吴雨航,陈秀万,吴才聪,胡加艳(北京大学遥感与地理信息系统研究所,北京,100871)摘要:电离层延迟是卫星导航定位的重要误差源之一,为了有效消除该误差的影响,需要选择适当的电离层延迟改正方法。
对电离层延迟修正精度和实时性要求不同,选用的改正方法也不尽相同。
本文在分析各修正方法原理的基础上,论述了各方法的优缺点、存在问题、以及适用范围,该研究对于选用电离层修正方法具有指导意义。
关键词:双频改正法;电离层延迟模型;Klobuchar;Bent;IRI中图分类号:P207文献标志码:A文章编号:1008-9268(2008)02-0001-051引言地球大气受太阳辐射作用发生电离,在地面上空形成电离层。
一般情况下,人们界定电离层的高度范围为1000km以下。
1000km以上电离大气的自由电子密度比较低,对电波传播的影响基本可以忽略。
电离层的下边界一般在100km以下,随时间和空间而变化。
当电磁波在电离层中传播时,传播方向和传播速度会发生改变,相对真空传播,产生所谓电离层折射误差。
对于GPS载波频率,电离层对测距的影响,最大时可达150m;最小时也有5m。
因此,电离层误差是GPS测量中不可忽视的重大误差源之一[1]。
国内外学者不断地致力于电离层传播效应的修正研究,总结提出了不同的电离层延迟修正方法和模型。
早在20世纪70年代就有人提出用双频改正电离层延迟误差,并不断有人提出不同的电离层改正模型。
目前各卫星导航系统、差分增强系统采用的电离层延迟修正方法有所不同,总体而言,以双频改正法、电离层模型法及差分改正法应用最为广泛。
2电离层延迟修正2.1双频改正法对电波传播而言,电离层属于色散介质。
不同频率的载波信号穿越电离层时产生的延迟量不同。
基于这一原理,产生了双频改正法。
调制在载波上的测距码在电离层中以群速度传播,而载波信号则以相速度传播。
因此,利用调制在L1上的测距码测得的电磁波从卫星到接收机的真实距离(传播时间为$t1时)S1=c$t1-40.28Q s N edS/f21=Q1-40.28TE C/f21同理,利用调制在L2载波上的测距码进行伪距测量时有S2=c$t2-40.28Q s N e d S/f22=Q2-40.28TE C/f22两式相减,可得Q2-Q1=40.28T EC/f22-40.28T EC/f21(1)因此有I1=40.28T EC/f21=Q2-Q1C-1=c($t1-$t2)C-1(2)I2=40.28TE C/f22=(Q2-Q1)CC-1=c($t1-$t2)CC-1(3)其中,C=f21f22。
电离层模型精度比较巩岩，韩保民（山东理工大学建筑工程学院，山东淄博255049）摘要：为了更好的进行电离层延迟改正，使用了常用电离层模型NeQuick模型和IRI 模型，随机选取某几天的某几个时刻进行数据处理，将得到的结果与IGS分析中心结果进行比较。
结果表明，用不同的模型得到的TEC值不一样，精度不同，其中的精度更高。
关键字：NeQuick模型；IRI模型；TEC众所周知，电离层是围绕地球的一层离子化的大气，它的电子密度、稳定程度和厚度等都在不断变化着，这些变化主要是受太阳活动的影响。
太阳发生质量喷发时，可产生数以百万吨计的物质磁云飞入空间，当这些磁云到达地球电离层时，就会使电离层的电子密度发生很大变化，产生所谓的电离层暴，造成严峻的空间天气状况，严重时可以中断无线电通信系统和损害地球轨道卫星（如通信卫星）。
当GPS信号传播到地球或低轨飞行器时，必须穿透电离层，此时就会产生路径延迟（等价于相应的延迟），而电离层延迟误差是GPS定位中的一项重要误差源，特别是2000年5月美国政府宣布取消了SA政策以后，电离层延迟被认为是影响GPS定位精度的最大误差源。
因此对电离层活动的监测和预报，或许可以给出早期的预警信息，以便及时保护贵重的通信卫星，揭示太阳和电离层中某些现象发生的规律性，以及了解地球磁场及其他圈层变化和相互作用的规律。
1电离层模型方法与原理电离层活动的监测很难建立完善的理论预报模型，目前大都采用统计规律及经验模型做预报，但准确率不高。
电离层TEC的长期预报模式大致分两类，一种是利用NeQuick模型预测的电子密度计算TEC，二是利用IRI模型预测的电离层剖面计算电离层TEC。
1.1NeQuick模型NeQuick模型是由意大利萨拉姆国际理论物理中心的高空物理和电波传播实验(ARPL OICTP, Trieste)与奥地利格拉茨大学的地球物理、气象和天体物理研究所(IGAM,U2niversity of Graz) 联合研究得到的新电离层模型, 该模型已经在欧空局EGNOS项目中使用, 并建议Galileo系统的单频用户采纳来修正电离层延迟。
GPS三频信息改正电离层折射误差高阶项的方法
刘琪;张学军;朱衍波
【期刊名称】《导航》
【年(卷),期】2006(042)003
【摘要】在研究电离层折射时GPS测量的影响及电离层折射误差模型的基础上，基于电离层折射误差双频改正方法，针时GPS现代化和伽利略计划中增加的第三个民用导航频率，提出了运用三频观测值将电离层折射误差改正至二阶项的方法，并系统地推导了三频载波相位观测值无电离层折射组合方程，进一步提高了GPS 的定位精度。
【总页数】6页(P41-46)
【作者】刘琪;张学军;朱衍波
【作者单位】北京航空航天大学电子信息工程学院,100083
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
【相关文献】
1.三频GPS改正电离层折射误差高阶项的方法 [J], 刘琪;张学军
2.基于L5的GPS电离层折射误差改正 [J], 刘庆元;包海;王潜心;王虎
3.Galileo改正电离层折射误差高阶项的方法 [J], 刘庆元;王虎;王潜心;包海;张长书
4.GPS定位与定时中电离层折射误差高阶项的改正方法 [J], 杨克俊
5.GPS现代化后电离层折射误差高阶项的三频改正方法 [J], 伍岳;孟泱;王泽民;徐绍铨
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利用全球电离层模型改进单频测量定位精神
宋小勇;王刚
【期刊名称】《解放军测绘研究所学报》
【年(卷),期】2003(023)001
【摘要】CODE分析中心提供全球每日GPS电离层实测模型，与传统的经验电离层模型相比，CODE的模型能够较准确地描述影响电磁波传播的电子密度分布状况。
目前，CODE电离层模型主要用于Bernese软件处理GPS数据时周跳剔除及模糊度确定方面，在春中作为一种对实测量的约束条件来使用。
全球电离层模型能否以更通用的方法直接在单位频测量数据处理中使用是一个有待于研究的问题。
本文初步探讨了全球电离层模型用于单频测量数据处理的几个途径，并做了初步分析比较。
结果表明，全球电离层模型可改善单频机定位精度。
【总页数】4页(P33-36)
【作者】宋小勇;王刚
【作者单位】总参测绘研究所;总参测绘研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
【相关文献】
1.LEO卫星单频精密定轨电离层模型改进算法 [J], 田英国;郝金明;于合理;刘伟平;谢建涛;张康
2.基于相对电离层延迟模型的单频 GPS精密单点定位算法研究 [J], 张帆
3.单频精密单点定位中电离层延迟改正方法 [J], 郑建雷;黄张裕;刘国超
4.基于NTCM-BC模型的全球卫星导航系统单频电离层延迟修正 [J], 胡菡静;王小妮;刘俊婷
5.几种电离层模型对单频单点定位的影响分析 [J], 胡广保
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摘要：2020年6月23日，我国北斗三号全球导航卫星系统正式完成星座全球组网。
北斗三号全球导航卫星系统采用新一代全球广播电离层延迟修正模型（BDGIM），为用户提供电离层延迟改正服务。
本文利用高精度全球电离层格网（GIM）以及实测BDS/GPS数据提供的电离层TEC作为参考，从延迟改正精度及北斗单频伪距单点定位应用、模型系数性能等方面，对北斗三号系统组网前后（2020年5月1日至2020年7月20日）BDGIM模型的改正精度等应用性能进行了分析与研究，并将其与美国GPS播发的Klobuchar模型和北斗二号卫星导航系统播发的BDS Klobuchar模型进行对比。
研究表明，BDGIM模型在对北斗三号系统组网完成前后电离层延迟修正精度没有发生显著变化。
上述时段内，以国际GNSS 服务（IGS）发布的最终GIM产品为参考，BDGIM模型在中国区域、亚太地区和全球范围内的电离层修正百分比分别达到84.45%、74.74%和64.57%；以选取的全球83个GNSS检测站BDS、GPS双频数据实测电离层TEC为参考，BDGIM在中国区域、亚太地区和全球范围内的电离层修正百分比分别为73.12%、70.18%及68.06%；当BDGIM模型应用于北斗单频伪距单点定位时，在中国区域、亚太地区和全球范围内分别实现了2.22、2.66和2.96 m的三维定位精度。
关键词：北斗三号全球导航卫星系统电离层BDGIM精度评估Research on performance of BeiDou global broadcast ionospheric delay correction model (BDGIM) of BDS-3Abstract: On June 23, 2020, the last BDS-3 satellite was launched, which means that the China BDS finished its global system construction. The BDS-3 adopts a new generation global broadcast ionospheric delay correction model (BDGIM) for the single frequency ionospheric delay correction. This paper describes the performance of BDGIM during the period before and after the establishment of the BDS-3 system, in terms of the accuracy of ionospheric delay correction, BDS single-frequency pseudorange positioning and the broadcast model coefficients. To access the performance of BDGIM, the high-precision global ionospheric map (GIM) and the measured ionospheric electron content (TEC)data are selected as references. The accuracy of GPS Klobuchar model and the BDS-2 Klobuchar model are also analyzed. The results show that the accuracy of ionospheric delay correction of the BDGIM did not change significantly before and after the completion of the BDS-3 constellation. Taking the final GIM product released by the International GNSS Service (IGS) as a reference, the ionospheric correction percentages of the BDGIM model in China, the Asia-Pacific and global regions reached84.5%、74.6% and 64.4%, respectively. Taking the ionospheric TEC measured by BDS and GPS data of 83 global GNSS stations as a reference, the ionospheric correction percentages of BDGIM in China, Asia-Pacific and global regions are 74.3%、70.5% and 68.6%, respectively. When the BDGIM model is applied to BDS single-frequency pseudorange positioning, the three-dimensional positioning accuracy of 2.22、2.66 and 2.96 m has been achieved in China, Asia-Pacific and the global regions, respectively. Different evaluation results show that the average correction accuracy of the BDGIM model is superior to the BDS Klobuchar model and the GPS Klobuchar model.Key words: BDS-3ionosphere BDGIM precision assessment电离层是影响全球卫星导航系统服务性能最棘手的误差源之一[1]。
不同电离层改正模型的SF-PPP定位精度分析吴丕团;覃现;韦佳;肖明虹;黄铭;杨钊【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2024(49)2【摘要】电离层延迟可严重制约单频接收机的定位精度.基于此,本文介绍了四种单频接收机常用的电离层延迟改正方法,包括广播电离层改正模型(策略1),顾及太阳位置的变化全球电离层格网产品(Global Ionosphere Map,GIM)时间旋转内插(策略2),GIM投影函数改正(策略3)和半合改正模型(策略4).同时,选择不同太阳活动期,不同纬度的测站验证不同电离层改正方法的单频精密单点定位(single-frequency point positioning,SF-PPP)定位结果偏差.经过对比分析,得到如下结论:1)总体来说,半合改正模型得到的定位效果最佳,其次是使用GIM产品对电离层延迟进行改正,最后是广播电离层模型;2)在不同太阳活动跃期,不同策略在低纬度测站的定位偏差最大,其次是高纬度测站,中纬度测站的定位偏差最小;3)策略2和策略3在不同太阳活动期不同纬度测站的水平定位平差约0.150 m,三维定位偏差约0.700 m;策略4在不同太阳活动期不同纬度测站的水平定位偏差为0.100 m,三维定位偏差为0.500 m.【总页数】8页(P1-8)【作者】吴丕团;覃现;韦佳;肖明虹;黄铭;杨钊【作者单位】广西壮族自治区地理信息测绘院【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.GNSS电离层模型改正精度评估与分析2.北斗电离层模型改正精度分析3.不同电离层改正方法对GPS定位精度的影响4.基于不同电离层模型的精密单点定位精度分析5.GPS电离层折射误差的三阶三频改正模型及精度分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
