基于改进的Klobuchar模型建立南宁市区域电离层延迟模型

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北斗区域Klobuchar改进模型及其修正精度分析

北斗区域Klobuchar改进模型及其修正精度分析刘瑞华;薛凯敏;王剑【摘要】北斗卫星导航系统采用Klobuchar模型修正单频接收机用户的电离层延迟误差,由于此模型从亚洲地区应用角度考虑,在某一特定区域的修正精度甚至不足50％.为进一步提高区域电离层延迟修正精度,提出在原模型8个改正参数的基础上增加5个关键参数的Klobuchar改进模型,并采用松弛迭代与直线搜索法中的黄金分割相结合的算法对新增参数进行求解.以天津及其附近区域为例,利用GPStation6接收机采集到的实测数据对改进模型与原模型进行计算.将国际全球导航卫星系统服务组织(International GNSS Service,IGS)发布的全球电离层格网数据作为参考值,对比分析改进模型与原模型的修正精度.结果表明,区域Klobuchar 改进模型在天津及其附近区域的电离层延迟平均修正精度比原模型提升了10.46％,平均修正精度达到77.51％.【期刊名称】《中国空间科学技术》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】7页(P25-31)【关键词】北斗卫星导航系统;电离层延迟修正;Klobuchar模型;松弛迭代;黄金分割【作者】刘瑞华;薛凯敏;王剑【作者单位】中国民航大学电子信息与自动化学院,天津 300300;中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室,天津 300300;中国民航大学电子信息与自动化学院,天津 300300;中国民航大学电子信息与自动化学院,天津 300300【正文语种】中文【中图分类】P228.4随着全球导航定位技术的不断发展和基于性能的导航在中国民航领域的逐步推广实施，卫星导航将成为未来民用航空的主要导航手段［1］。

为进一步提高导航定位精度，需要消除或减少导航定位中的各类误差，导航信号传播路径中的电离层延迟是其中重要一项［2-3］。

北斗卫星导航系统采用基于长期观测数据的经验模型Klobuchar模型来修正电离层延迟误差［4］，但其应用于某一特定区域的有效性和修正精度有限。

基于GIM的Klobuchar电离层模型的精度及影响因素分析

基于GIM的Klobuchar电离层模型的精度及影响因素分析林清莹;郭金运;闫金凤;沈毅;李旺【摘要】The Klobuchar model parameters provided by GPS broadcast ephemeris of the year of 2003-2014 were used to calculate the global ionospheric delay,and then analysed the precision of the Klobuchar model by referring high-precision global ionospheric maps (GIM) data issued by CODE,and explore the accuracy of the model correlated with the solar activity and geomagnetic activity.The results showed that Klobuchar model accuracy with solar ac-tivity and geomagnetic activity was negatively correlated according to the mean results of years’difference value.The period of Klobuchar model's precision is six-months and preci-sion of model is higher in January and July and lower in April and October according to the mea n results of months’difference value.Precision of Klobuchar model presents roughly symmetrical distribution in north-south hemispheres with low precision in the low latitudes and comparatively high precision in the mid-high latitudes in the spatial distribution,in solar and geomagnetic activity calm year,model accuracy are similar on global scale.%利用2003年-2014年的 GPS 广播星历提供的 Klobuchar 模型的参数,计算得到全球范围内的电离层延迟,以 CODE 发布的高精度的全球电离层图(GIM)数据作为参考,对 Klobuchar 模型进行时空精度分析,并探讨太阳活动和地磁活动与模型精度相关性。

卫星导航系统_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

卫星导航系统_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在卫星导航系统的结构中，向用户发射导航信号，为用户提供导航服务的是：答案:空间段2.北斗三号卫星导航系统中，MEO、IGSO和GEO距离地面的高度分别为:答案:21528km、35786km、35786km3.卫星导航时间系统的表现形式为周和周内秒，其中，周内秒表示不足一周的秒数，它的最大值是：答案:604800秒4.北斗D1导航电文一个子帧含有多少比特的信息：答案:3005.播发D1导航电文的北斗卫星是：答案:MEO/IGSO卫星6.信号跟踪时哪个支路会输出噪声:答案:Q支路7.GNSS观测值是以接收机（）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。

答案:天线的相位中心8.接收信号中存在多普勒频移的原因是：答案:接收机与卫星之间存在相对运动9.下列接收机的哪种启动模式耗时最长:答案:冷启动10.（）指出卫星绕地球做椭圆运动，地球是椭圆的一个焦点。

答案:开普勒第一定律11.GPS和北斗导航电文中播发的电离层延迟模型改正参数对应的经验模型是：答案:Klobuchar模型12.信标差分对的覆盖范围为:答案:300 km13.不同卫星间做差可以消除（）的影响。

答案:接收机钟差14.在无中断情况下，导航系统在整个飞行阶段满足精度和完好性需求的能力，它对应的航空所需导航性能的指标为:答案:连续性15.在非精密进近阶段，基于性能的导航手段可以采用（）来支持。

答案:RAIM16.下列为美国发展的陆基增强系统是：答案:LAAS17.分布式组合法一般分几步处理子系统的数据:答案:两步18.以下项目中，BDS系统与GPS系统的相同之处为：答案:以上均不是19.卫星定位按照接收机位置是否变化可分为静态定位和（）两类答案:动态定位20.BDS导航电文不包含：答案:距离观测值21.相比于第一代卫星导航系统，第二代卫星导航系统的特点有：答案:信号载波频率提升卫星数量增加采用测时-测距体制提升卫星轨道高度22.以下属于GPS现代化内容的是：答案:先进的原子钟新的信号体制23.以下卫星导航系统采用码分多址的是：答案:北斗GalileoGPS24.下面关于伪随机噪声码的说法正确的是：答案:伪随机噪声码可以作为扩频通信中的扩频码伪随机噪声码可以人为控制伪随机噪声声可以作为卫星导航信号中的测距码伪随机噪声码具有白噪声统计特性25.评价信号捕获性能的指标通常有:答案:虚警概率捕获概率漏检概率捕获灵敏度26.对于一颗在无摄运动下的卫星，其（）参数为常数。

区域电离层提取算法及延迟改正模型研究

区域电离层提取算法及延迟改正模型研究近年来，由于区域电离层的研究逐渐受到重视，因此，精确的提取和测量它们的精确性和稳定性被越来越多地关注。

从历史数据中提取准确的区域电离层信息是理解电离层大气和下层大气的复杂耦合关系的重要基石。

虽然近年来已有一些研究，但都存在计算效率低、不可靠等问题。

为了提取区域电离层信息，本文提出了一种新的提取方法，称为“延迟改正”提取算法。

它主要包括两个步骤：首先，利用滤波技术和拟合方法，提取出电离层的低空节点，从而计算区域电离层高度。

其次，利用延迟改正模型，对电离层高度数据进行改正，以确保准确性。

首先，本文描述了拟合和滤波技术在电离层提取中的应用。

拟合技术利用有限的历史数据来构建电离层模型，使得模型能够更好地拟合实际电离层观测数据。

滤波技术可以有效地消除数据中的噪声，从而加速对观测数据的提取。

之后，本文详细介绍了延迟改正模型的原理及其实现方法。

延迟改正模型基于应用混合强度模型和实际电离层数据，使用新数据替换模型数据，以得出更精确的电离层数据。

最后，用历史数据进行仿真，比较实验和模型的结果，有效证明了改正模型的有效性。

本文的研究表明，延迟改正提取算法可以显著改善历史电离层高度数据提取的准确性和稳定性，从而更好地理解下层大气和电离层的耦合关系。

因此，该方法可以提供更精确的结果，为电离层研究者提供实用的工具。

在今后的研究中，可以将改正模型应用于更多的电离层数据，从而更好地改善电离层模型，研究电离层大气和下层大气的长期耦合关系，以及利用电离层数据进行科学实验。

另外，还可以加强对模型数据的评估，以及模型的可移植性和可扩展性。

总之，本文提出的延迟改正提取算法及延迟改正模型，可以有效的提取、测量区域电离层的精确性和稳定性，为电离层研究者提供更精确的结果。

它为下一步研究奠定了坚实的基础，可以有效的理解下层大气和电离层的复杂耦合关系，以及利用电离层数据进行科学实验。

gnss电离层延迟改正及应用研究

gnss电离层延迟改正及应用研究GNSS（Global Navigation Satellite System）电离层延迟是指GNSS信号在穿过电离层时被电离层中的电子密度引起的延迟。

由于电离层中电子密度的变化，电离层延迟对于GNSS信号的传播具有显著的影响，会引起测量误差。

因此，对电离层延迟进行改正是GNSS测量中的一项重要任务。

目前，常用的电离层延迟改正方法主要包括单频改正、双频改正和模型改正。

1. 单频改正：单频测量只有一个频率，无法准确测量电离层延迟。

但是，可以利用历史观测数据和电离层的统计特性来估算电离层延迟，从而进行修正。

2. 双频改正：双频测量具有两个频率，可以通过对两个频率的信号进行差分处理，消除电离层延迟的影响。

通过计算双频组合观测量，可以得到电离层延迟的改正值。

3. 模型改正：利用电离层延迟模型，如Klobuchar模型，可以根据电离层电子密度的垂直分布来估算电离层延迟。

这种方法需要接收站和卫星之间的位置信息和时间信息，以及电离层的参数。

电离层延迟的应用研究主要包括以下几个方面：1. 定位精度提高：通过对电离层延迟进行改正，可以减小GNSS信号传播误差，提高定位精度。

2. 电离层监测与预测：通过对电离层延迟的实时测量和分析，可以监测电离层的变化，预测电离层异常现象（如电离层扰动）的发生，为GNSS应用提供预警信息。

3. 空间天气研究：电离层延迟与太阳活动和地球磁场的变化密切相关，通过分析电离层延迟的变化，可以研究太阳活动对电离层的影响，深入了解空间天气现象。

总之，电离层延迟的改正和应用研究对于提高GNSS定位精度、监测电离层变化以及研究空间天气等方面具有重要意义。

电离层延迟修正方法评述_吴雨航

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。

Klobuchar电离层模型误差分析及预测

中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o １㊀４８Ｇ５４C h i n e s eS p a c eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yI S S N １０００Ｇ７５８X ㊀C N １１Ｇ１８５９/V h t t p :ʊz g k jc a s t c n D O I :１０１６７０８/jc n k i １０００Ｇ７５８X ２０２１０００６K l o b u c h a r 电离层模型误差分析及预测彭雅奇１,∗,李冲辉１,王倚文２,魏武雷１,丁柏超１,刘仰前１１．中国直升机设计研究所天津直升机研发中心,天津３０００００２．北京理工大学宇航学院,北京１０００８１摘㊀要:电离层延迟误差是全球导航卫星系统(g l o b a l n a v i g a t i o n s a t e l l i t e s ys t e m ,G N S S )中的重要误差源之一.目前在电离层延迟改正模型中,应用最广泛的是K l o b u c h a r 参数模型,但是该模型的改正率仅能达到６０％左右,无法满足日益增长的精度需求.将国际G N S S 监测评估系统(i n t e r n a t i o n a l G N S Sm o n i t o r i n g &a s s e s s m e n ts ys t e m ,i GMA S )发布的高精度电离层格网数据作为对照,对K l o b u c h a r 电离层模型误差进行计算和分析,结果发现在中纬度区域误差存在明显的周期性特征.为进一步提高K l o b u c h a r 电离层模型在中纬度区域的改正精度,建立了基于粒子群优化反向传播(b a c kp r o p a ga t i o n ,B P )神经网络的K l ob uc h a r 电离层误差预测模型,并以２０１９年１０月的采样数据为例进行误差预测.结果表明,用该模型对中纬度区域电离层延迟提供误差补偿,可将精度提高到９０％左右.关键词:K l o b u c h a r 电离层模型;粒子群优化;B P 神经网络;误差分析;误差预测中图分类号:P ２２８．４㊀㊀㊀㊀文献标识码:A收稿日期:２０２０Ｇ０３Ｇ１８;修回日期:２０２０Ｇ０４Ｇ０２;录用日期:２０２０Ｇ０４Ｇ０６;网络出版时间:２０２０Ｇ０４Ｇ１３㊀１２:３２基金项目:载人航天预先研究项目(０１０２０１)∗通信作者．E Ｇm a i l :p e n g y a qi ６６６＠１６３．c o m 引用格式:彭雅奇,李冲辉,王倚文,等．K l o b u c h a r 电离层模型误差分析及预测[J ]．中国空间科学技术,２０２１,４１(１):４８Ｇ５４．P E N G Y Q ,L ICH ,WA N GY W ,e t a l ．E r r o r a n a l y s i s a n d p r e d i c t i o n o fK l o b u c h a r i o n o s p h e r i cm o d e l [J ]．C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,２０２１,４１(１):４８Ｇ５４(i nC h i n e s e )．E r r o r a n a l y s i s a n d p r e d i c t i o no fK l o b u c h a r i o n o s ph e r i cm o d e l P E N GY a q i １,∗,L IC h o n g h u i １,W A N GY i w e n ２,W E IW u l e i １,D I N GB a i c h a o １,L I UY a n g qi a n １１．T i a n j i nH e l i c o p t e rR e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n tC e n t e r ,C h i n aH e l i c o p t e rR e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n t I n s t i t u t e ,T i a n ji n３０００００,C h i n a ２．S c h o o l o fA e r o s p a c eE n g i n e e r i n g ,B e i j i n g I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ,B e i j i n g １０００８１,C h i n a A b s t r a c t :I o n o s p h e r i cd e l a y e r r o ri so n eo ft h e m o s t i m p o r t a n te r r o rs o u r c e si n g l o b a ln a v i g a t i o ns a t e l l i t es y s t e m (G N S S )．A t p r e s e n t ,t h em o s tw i d e l y u s e d i o n o s p h e r i c d e l a y c o r r e c t i o nm o d e l i s t h eK l o b u c h a r p a r a m e t e rm o d e l ,b u t t h e c o r r e c t i o n r a t e o f t h i sm o d e l c a no n l y r e a c ha b o u t ６０％,w h i c hc a n n o tm e e t t h e i n c r e a s i n g a c c u r a c y r e q u i r e m e n t s ．T h eh i g h Ｇp r e c i s i o ni o n o s p h e r i c g r i d d a t a p u b l i s h e d b y t h ei n t e r n a t i o n a l G N S S m o n i t o r i n g &a s s e s s m e n ts y s t e m (i GMA S )w e r eu s e da s a r e f e r e n c e v a l u e t o c a l c u l a t e a n d a n a l y z e t h e e r r o r o fK l o b u c h a r i o n o s ph e r i cm o d e l ．T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e e r r o r i nt h em i d l a t i t u d e r e g i o nh a so b v i o u s p e r i o d i cc h a r a c t e r i s t i c s ．T of u r t h e r i m pr o v e t h ec o r r e c t i o n a c c u r a c y o f t h eK l o b u c h a r i o n o s p h e r em o d e l i n t h em i d Ｇl a t i t u d e r e g i o n ,aK l o b u c h a r i o n o s p h e r i c e r r o r p r e d i c t i o nm o d e l w a s e s t a b l i s h e db a s e do n p a r t i c l es w a r m o p t i m i z a t i o nb a c k p r o p a g a t i o n (B P )n e u r a ln e t w o r k ．E r r o r p r e d i c t i o n w a s m a d eb y t a k i n g t h e s a m p l ed a t ao fO c t o b e r２０１９a sa ne x a m p l e ．T h er e s u l t ss h o wt h a t a c c u r a c y c a nb e i m pr o v e dt o a b o u t ９０％b y u s i n g t h em o d e l t o c o m p e n s a t e f o r t h e i o n o s p h e r i c d e l a y e r r o r i n t h em i d l a t i t u d e r e g i o n ．K e yw o r d s :K l o b u c h a r i o n o s p h e r i c m o d e l ;p a r t i c l e s w a r m o p t i m i z a t i o n ;B P n e u r a l n e t w o r k ;e r r o r a n a l y s i s ;e r r o r p r e d i c t i o n彭雅奇,等:K l o b u c h a r电离层模型误差分析及预测４９㊀电离层作为空间环境的重要组成部分,能够对无线电信号产生反射㊁折射以及散射等效应,使导航信号的传播速度和方向发生改变,从而造成电离层延迟误差,该误差是G N S S测量中的重要误差源之一[１Ｇ３].改正电离层延迟可以采用双频或多频组合来进行消除,而在单频接收机用户中,K l o b u c h a r电离层模型以其复杂程度小㊁方便利用的优点得到广泛应用[４Ｇ６].该模型利用８个基本参数直观简洁地反映了电离层的变化特性,也充分考虑了其周期和振幅的变化,可在实际应用中进行快速电离层误差改正[７Ｇ８].然而,８参数K l o b u c h a r电离层模型的改正精度不高,通常仅能达到６０％左右,不能满足日益增长的精度需求[９Ｇ１０].许多研究学者从不同方面对该模型提出过改进,刘宸等[１１]提出在原模型８参数的基础上增加５个关键参数,采用松弛迭代与直线搜索中的黄金分割相结合的算法,构建区域改进模型,将改正精度提升至７７．５１％;章红平[１２]提出１４参数的K l o b u c h a r模型,用增加的６个参数描述初始相位及夜间平场的变化,使得中国区域的电离层改正精度得到提高.蔡成辉等[１３]通过采用最小二乘拟合对初始相位和振幅进行改正,建立了适用于小区域的K l o b u c h a r电离层延迟改正模型.文献[１４]在不增加参数的前提下,为了更准确描述极地地区的电离层变化,基于夜间项和余弦项的振幅进行改进,针对单频G N S S用户建立了修正K l o b u c h a r模型.国内外大部分研究成果虽然从各方面对模型进行改进并取得较好的改正效果,但仍存在对电离层整体改正率不高,不足以反映夜间电离层变化等不足.本文通过对比i GMA S的高精度电离层格网数据,对K l o b u c h a r电离层误差进行了基于全局和基于时间序列的误差分析.结果发现,尽管K l o b u c h a r模型相对比较粗糙,但是在中纬度区域,模型误差却呈现出一定的周期性特征.基于此本文利用粒子群优化(p a r t i c l e s w a r m o p t i m i z a t i o n,P S O)结合反向传播神经网络(b a c k p r o p a g a t i o nn e u r a l n e t w o r k,B P N N),建立P S OＧB P N N的电离层误差预测模型,通过对误差数据的训练学习,掌握输入输出间的非线性映射关系,对中纬度K l o b u c h a r电离层模型误差进行预测和补偿,从而提高该区域K l o b u c h a r电离层模型的精度.１㊀K l o b u c h a r电离层模型误差分析１．１㊀K l o b u c h a r电离层模型在G P S所采用的K l o b u c h a r模型中,用余弦函数拟合白天的时延变化,将每天电离层的最大延迟固定在下午两点(本地时间),夜间电离层天顶时延被视作一个５n s的常量,转换成电离层总电子含量(t o t a l e l e c t r o nc o n t e n t,T E C)则为９．２３T E C U(１T E C U＝１０１６个电子每平方米),K l o b u c h a r模型利用８个模型参数和电离层穿刺点处的地磁纬度进行计算,并通过映射函数转换为传播路径上的电离层延迟,具体模型可参考文献[１５],此处不再赘述.１．２㊀i GMA S电离层产品i GMA S能够对G N S S系统服务性能(定位精度㊁连续性㊁可靠性等)进行监测评估,并生成高精度精密星历㊁卫星钟差和全球电离层T E C 格网等产品,在这些核心产品中,全球电离层T E C格网已经成为研究电离层延迟改正的重要基础数据.i GMA S导航数据分析中心综合G P S全球网选出２５０个适于解算电离层的测站,将每天的T E C变化按每２h的时间间隔,全天共反演生成１２张全球电离层T E C地图产品,其沿纬度和经度方向的数据点间隔分别为２．５ʎ和５ʎ,最后以I O N E X(i o n o s p h e r i cm a p e x c h a n g e,I O N E X)格式对外发布[１６].根据i GMA S官方数据显示最终电离层T E C格网数据精度在２~８T E C U,精度在９０％以上,因此本文将其视为电离层T E C 真值,在此基础上进行误差分析.对于任意时刻穿刺点的T E C的求解,可以采用双线性内插的方法,在对时间㊁经度和纬度进行内插后,就可获得某时某地的T E C数据,对应的垂直方向电离层路径延迟为:ΔS＝－４０．２８T E Cf２(１)式中:f为对应的系统工作频率.５０㊀中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o １１．３㊀误差分析本文的K l o b u c h a r 模型参数从武汉大学I G S 数据中心下载的广播星历头文件中提取.为了简化问题和方便数据提取,本文主要对穿刺点垂直方向上的电离层误差进行分析,传播路径上的电离层延迟可通过映射函数进行转换.对比分析２０１９年１０月１日１０时的K l o b u c h a r 电离层误差,首先根据i GMA S 给出的高精度电离层格网数据绘制出该时刻的全球电离层图(g l o b a l i o n o s p h e r em a ps ,G I M ),由于G I M 图的单位为T E C U ,为了进行误差分析,需将单位进行统一,根据式(１)可将其转换为穿刺点垂直方向路径延迟(单位为c m ),本文将其视为真实电离层延迟,如图１所示.以L １信号为例,f L１＝１５７５．４２MH z ,如图２所示,计算同一时刻的K l o b u c h a r 电离层路径延图１㊀真实电离层延迟F i g ．１㊀T r u e i o n o s p h e r i c d e l ay图２㊀基于全局的K l o b u c h a r 电离层延迟误差分析F i g ．２㊀E r r o r a n a l ys i s o f g l o b a lK l o b u c h a r i o n o s p h e r i c d e l a y迟误差.可以看出,K l o b u c h a r 模型相对比较粗糙,与真实延迟相比仅能大致拟合电离层的分布,在电离层延迟峰值附近仍然存在不小的误差.在基于时间序列的纵向误差分析中,分别选取电离层相对活跃年份(２０１６年)和相对平稳年份(２０１９年)进行一周内的误差分析,由于高纬度极地地区电离层延迟相对较小,而其变化又很无常,导致K l o b u c h a r 电离层在此区域的适用度较低,因此本文着重分析低纬度和中纬度的误差变化特性,结果如图３所示.可以看出,活跃年图３㊀基于时间序列的K l o b u c h a r 电离层延迟误差分析F i g ．３㊀E r r o r a n a l y s i s o fK l o b u c h a r i o n o s p h e r i c d e l a yb a s e do n t i m e s e r i e s彭雅奇,等:K l o b u c h a r 电离层模型误差分析及预测５１㊀份的电离层延迟比平稳年份的要大,但共同点是K l o b u c h a r 模型计算的电离层延迟与真实延迟都存在不小的误差,同时也能够发现在中纬度电离层误差的变化比较规律,存在以天为频率的周期性变化特征,尤其在平稳年份更加明显.２㊀P S O ＧB P N N 电离层误差预测模型２．１㊀标准B P N N 模型B P N N 属于人工神经网络的一种,以其良好的非线性表达和学习能力,受到较多工程领域人员的青睐,它是一种包含多层网络(输入层㊁隐层㊁输出层)的逆推学习算法[１７],其结构如图４所示.图４㊀B P N N 模型结构F i g ．４㊀B P N N m o d e l s t r u c t u r e d i a gr a m ωi j 和ωjk 为网络权值,利用实际输出与期望输出的差值来调整网络连接权值,通过大样本的数据进行训练学习,使得网络权值不断优化,误差也不断减小.２．２㊀P S O ＧB P N N 误差预测模型标准B P N N 模型对于网络初始参数(如权值㊁阈值㊁学习速率等)的设置较为敏感,同时也比较容易陷入局部极小值.P S O 算法能够较好地克服B P N N 模型的缺点,可以基于种群信息在全局范围内寻找最优解,在B P N N 模型优化方面已经得到了非常成熟的应用[１８Ｇ１９],因此本文也将基于P S O ＧB P N N 构建K l o b u c h a r 电离层误差预测模型,具体过程如下:１)获取样本数据集并进行数据预处理.通过K l o b u c h a r 电离层模型计算所得延迟数据与i GMA S 高精度电离层产品进行对照,得到K l o b u c h a r 模型误差.需要注意不同参数的量纲往往不同,因此为了消除参数量纲对结果的影响,需要进行归一化预处理,将各参数统一至同一数量级.２)确定神经网络结构及输入输出.模型输入参数为电离层穿刺点处的位置参数(经度㊁纬度)以及时间参数(周内秒㊁小时数),输出层对应K l o b u c h a r 电离层模型误差,故输入层节点数m 为４,输出层节点数n 为１,隐层节点数l 可通过经验公式来确定:l ＝m ＋n ＋a (２)式中:a 为１~１０之间的整数,可根据实际进行调整.３)初始化粒子群及粒子个体的位置和速度.每个粒子的位置表示为X i ＝(x i １,x i ２, ,x i d )T,速度表示为V i ＝(v i １,v i ２, ,v i d )T,其中d ＝m l ＋l n ＋l ＋n ,为粒子群个体搜索的空间维数.４)计算粒子适应度函数.表达式为:F ＝１M ðMi ＝１P i －T i ()２(３)式中:M 表示训练样本个数;T i 为系统的期望输出值;P i 为系统的预测输出值.根据适应度函数评价粒子的优劣程度,以此来更新个体最优值和全局最优值,将个体粒子搜索到的最优位置记为P b e s t ,整个粒子群搜索到的最优位置记为G b e s t .５)更新粒子位置速度.通过不断更新迭代个体最优值和全局最优值来引导粒子群进行空间搜索,进行粒子位置和速度更新:V t ＋１＝w V t ＋c １r １ (P t b e s t －X t )＋c ２r ２ (G t b e s t －X t)(４)X t ＋１＝X t ＋V t ＋１(５)式中:w 为惯性权重;t 为算法当前的迭代次数;c １和c ２为学习因子;r １和r ２为[０,１]之间的随机数.６)迭代计算输出最优粒子.P S O 算法的迭代终止条件为达到预设精度或最大迭代次数,满足终止条件时便可将最优粒子映射到B P N N 的权值和阈值.７)神经网络模型训练.根据样本数据集训练B P N N ,得到P S O ＧB P N N 电离层误差预测模型.整个模型流程如图５所示.５２㊀中国空间科学技术F e b ２５㊀２０２１㊀V o l ４１㊀N o１图５㊀P S O ＧB P N N 模型流程F i g．５㊀P S O ＧB P N N m o d e l f l o wc h a r t ３㊀K l o b u c h a r 电离层模型误差预测应用P S O ＧB P N N 模型可以对K l o b u c h a r 电离层误差进行预测,本文选用２０１９年１０月１日起２５天的数据对神经网络进行训练,然后预测之后１０天的电离层误差.为增强B P 算法的数据表征能力,隐层激励函数选择双曲正切函数t a n s i g ,而输出层应具有较大的变化范围,故激励函数选择线性传输函数p u r e l i n ,设定学习速率为０．０１,最大训练次数为５００次;P S O 种群规模为１００,迭代次数为５０,惯性权重为０．９,学习因子c １＝c ２＝２,预设误差为０．０１.本文在全球范围内选取４个中纬度穿刺点为例进行误差预测,坐标分别为P １(３０ʎ(N ),１００ʎ(W )),P ２(４５ʎ(N ),１１０ʎ(E )),P ３(４０ʎ(S ),７０ʎ(W )),P ４(２５ʎ(S ),１３５ʎ(E )),如图６中标记所示.利用MA T L A B 对模型进行仿真,结果如图７所示,从图中可以看出,利用P S O ＧB P N N电离层误差预测模型可以预测K l o b u c h a r 模型误差的大致趋势,将两者作差后得到的预测偏差处于一个相对较低的水平,证明了该模型对于中纬度电离层误差预测是有效的.但是随着时间的推移,每天K l o b u c h a r 模型误差变化的峰值会存在波动,波动大的时候,误差预测模型并不能很好的进行跟随,其预测精度就会下降,不过整体上仍然可以减小K l o b u c h a r模型的误差.图６㊀试验点选取分布F i g ．６㊀D i s t r i b u t i o nm a p of t e s t p o i n t s s e l e c t i on 图７㊀试验点的模型预测偏差F i g．７㊀P r e d i c t i o nb i a s o f t e s t p o i n t s彭雅奇,等:K l o b u c h a r电离层模型误差分析及预测５３㊀将P S OＧB P N N电离层误差预测模型的预测值补偿进K l o b u c h a r模型中,即可提高模型的改正精度.通过计算本文模型的预测偏差均值,与K l o b u c h a r模型误差均值作比较,如表１所示.可以看出,在中纬度地区,利用K l o b u c h a r模型计算电离层延迟仅能将误差改正为原来的６０％左右,仍然存在较大误差,而利用P S OＧB P N N模型补偿后可将电离层延迟误差改正为原来的９０％左右,平均精度可提高３０％左右.表１㊀P S OＧB P N N模型预测精度提升情况T a b l e１㊀I m p r o v e m e n t o f p r e d i c t i o na c c u r a c y o fP S OＧB P N N m o d e l试验点电离层真实延迟/c mK l o b u c h a r P S OＧB P N N模型偏差/c m改正精度/％模型偏差/c m改正精度/％P１２１１．２７１．７６６．１２１．１９０．０P２２３９．７１０３．８５６．７２７．２８８．７P３２５１．６１０７．６５７．３２７．４８９．２P４２３３．４８９．２６１．８２３．２９０．１事实上,电离层延迟受到的影响因素非常多,除了地理因素和时间因素,其他因素,如地磁变化㊁太阳黑子耀斑㊁地球运动等,都会对其产生影响,随着对这些物理现象的研究,可以将相关的影响参数也加进模型的输入参数进行训练,从而进一步提高模型精度,这将是笔者下一步的研究方向.４㊀结束语针对K l o b u c h a r电离层延迟模型改正精度有限,导致该模型不能有效反映电离层的真实状况,无法适应高精度导航需求的问题,本文通过计算和分析K l o b u c h a r电离层模型历史误差数据,发现在中纬度地区存在的规律,然后利用粒子群优化B P神经网络模型对误差数据进行预测.结论如下:１)通过以i GMA S高精度电离层产品数据作为参照,计算K l o b u c h a r电离层模型误差.分析结果显示,中纬度电离层误差存在以天为频率的周期性特征,但这种特征目前无法用确定的数学模型来表示和消除.２)基于神经网络建模工具,构建了P S OＧB P N N电离层误差预测模型,利用训练后的模型对电离层误差进行预测.结果显示,该模型对中纬度K l o b u c h a r电离层误差具有较好的拟合能力和预测效果.３)应用预测模型对中纬度K l o b u c h a r电离层延迟的解算结果进行补偿,在模型改正精度上可以提高３０％左右.４)由于电离层延迟的影响因素比较复杂,除了地理和时间因素,其他相关因素对模型精度的影响有待进一步研究.综上,本文对于提高中纬度K l o b u c h a r电离层模型精度,减小该区域导航信号的传播误差具有一定参考意义.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]㊀刘宸,刘长建,冯绪,等．适用于不同尺度区域的K l o b u c h a rＧl i k e电离层模型[J]．测绘学报,２０１６,４５(S２):５４Ｇ６３．L I U C,L I U C J,F E N G X,e t a l．K l o b u c h a rＧl i k ei o n o s p h e r i c m o d e lf o r d i f f e r e n ts c a l e s a r e a s[J]．A c t aG e o d a e t i c a e tC a r t o g r a p h i c aS i n i c a,２０１６,４５(S２):５４Ｇ６３(i nC h i n e s e)．[２]㊀WA N G NB,L I ZS,L IM,e t a l．G P S,B D S a n dG a l i l e oi o n o s p h e r i cc o r r e c t i o n m o d e l s:a n e v a l u a t i o n i n r a n g ed e l a y a n d p o s i t i o n d o m a i n[J]．J o u r n a l o fA t m o s p h e r i c a n dS o l a rＧT e r r e s t r i a l P h y s i c s,２０１８,１７０:８３Ｇ９１．[３]㊀S I V A V A R A P R A S A D G,R A T N AM D V．P e r f o r m a n c ee v a l u a t i o no fi o n o s p h e r i ct i m ed e l a yf o r e c a s t i ng m o d e l su s i n g G P S o b s e r v a t i o n s a t al o wＧl a t i t u d e s t a t i o n[J]．A d v a n c e s i nS p a c eR e s e a r c h,２０１７,６０:４７５Ｇ４９０．[４]㊀颜怀成,韩保民,张家新．北斗三频相位观测值线性组合研究[J]．中国空间科学技术,２０１７,３７(１):１０４Ｇ１１０．Y A N H C,HA NB M,Z H A N GJX．R e s e a r c ho n t r i p l eＧf r e q u e n c y c a r r i e rＧp h a s eo b s e r v a t i o nl i n e a r c o m b i n a t i o no fB e i D o us a t e l l i t e n a v i g a t i o n s y s t e m[J]．C h i n e s e S p a c eS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y,２０１７,３７(１):１０４Ｇ１１０(i nC h i n e s e)．[５]㊀刘立龙,陈军,黄良珂,等．基于H o l t指数平滑模型的K l o b u c h a r模型精化[J]．武汉大学学报(信息科学版),２０１８,４３(４):５９９Ｇ６０４．L I U LL,C H E NJ,H U A N GLK,e t a l．㊀As o p h i s t i c a t e dK l o b u c h a rm o d e lb a s e do nt h e H o l te x p o n e n t i a ls m o o t h i n gm o d e l[J]．G e o m a t i c sa n dI n f o r m a t i o n S c i e n c e o f W u h a nU n i v e r s i t y,２０１８,４３(４):５９９Ｇ６０４(i nC h i n e s e)．[６]㊀W A N G F,W UXL,Z H O UT,e t a l．P e r f o r m a n c e c o m p a r i s o nb e t w e e n d i f f e r e n t K l o b uc h 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h e r ed e l a y w i t hc o n s i d e r a t i o nf o rs e a s o n sf o r４５ʎ(N)l a t i t u d eb e l t[J]．C h i n e s eS p a c eS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,２０１９,３９(６):３０Ｇ３７(i nC h i n e s e)．[１０]㊀L U O W H,L I UZZ,L IM．A p r e l i m i n a r y e v a l u a t i o no f t h e p e r f o r m a n c eo fm u l t i p l e i o n o s p h e r i c m o d e l s i nl o wＧa n dm i dＧl a t i t u d e r e g i o n s o fC h i n a i n２０１０Ｇ２０１１[J]．G P SS o l u t i o n s,２０１４,１８(２):２９７Ｇ３０８．[１１]㊀刘瑞华,薛凯敏,王剑．北斗区域K l o b u c h a r改进模型及其修正精度分析[J]．中国空间科学技术,２０１９,３９(１):２９Ｇ３５．L I U R H,X U E K M,WA N G J．R e g i o n a l i m p r o v e dK l o b u c h a rm o d e l f o rB e i D o ua n d i t sc o r r e c t i o na c c u r a c ya n a l y s i s[J]．C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,２０１９,３９(１):２９Ｇ３５(i nC h i n e s e)．[１２]㊀章红平．基于地基G P S的中国区域电离层监测与延迟改正研究[D]．上海:中国科学院研究生院(上海天文台),２００６．Z HA N G H P．S t u d y o n G P S b a s e d C h i n a r e g i o n a li o n o s p h e r e m o n i t o r i n g a n di o n o s p h e r i cd e l a y c o r r e c t i o n[D]．S h a n g h a i:S h a n g h a i A s t r o n o m i c a l O b s e r v a t o r y,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s,２００６(i nC h i n e s e)．[１３]㊀蔡成辉,刘立龙,黎峻宇,等．基于改进的K l o b u c h a r模型建立南宁市区域电离层延迟模型[J]．大地测量与地球动力学,２０１５,３５(５):７９７Ｇ８０６．C A IC H,L I U L L,L IJ Y,e ta l．E s t a b l i s h m e n to fr e g i o ni o n o s p h e r i c d e l a y m o d e li n N a n n i n g b a s e d o ni m p r o v e dK l o b u c h a r m o d e l[J]．J o u r n a lo fG e o d e s y&G e o d y n a m i c s,２０１５,３５(５):７９７Ｇ８０６(i nC h i n e s e)．[１４]㊀B IT,A NJC,Y A N GJ,e t a l．A m o d i f i e dK l o b u c h a r m o d e l f o rs i n g l eＧf r e q u e n c y G N S S u s e r so v e rt h e p o l a rr e g i o n[J]．A d v a n c e si n S p a c e R e s e a r c h,２０１６,５９:８３３Ｇ８４２．[１５]㊀林清莹,郭金运,闫金凤,等．基于G I M的K l o b u c h a r 电离层模型的精度及影响因素分析[J]．全球定位系统,２０１６,４１(５):９３Ｇ９８．L I N Q Y,G U O J Y,Y A N JF,e ta l．P r e c i s i o na n di n f l u e n t i a lf a c t o r s a n a l y s i s o f K l 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gnss基础课件klobuchar电离层时延改正模型

GNSS基础课件：Klobuchar电离层时延改正模型GNSS（全球导航卫星系统）技术广泛应用于现代导航、定位和时间同步等领域。

然而，电离层对GNSS信号的影响是一个重要的误差源，需要进行改正以提高定位精度。

Klobuchar电离层时延改正模型是一种常用的改正方法，用于估算和补偿电离层对GNSS信号的延迟。

电离层是地球大气中高度为50至1000公里的区域，其中大气中的气体被太阳辐射电离，形成带电粒子。

当GNSS信号穿过电离层时，会受到带电粒子的折射和散射，导致信号传播速度变慢，从而产生延迟。

这种延迟被称为电离层时延。

Klobuchar电离层时延改正模型是一种经验模型，它基于电离层电子密度分布的统计特性来估算电离层时延。

该模型假设电离层电子密度在垂直方向上呈指数分布，并考虑了地磁活动和太阳活动的影响。

通过测量接收到的GNSS信号的时间延迟，并结合Klobuchar模型，可以估算出电离层时延并进行改正。

Klobuchar模型的改正步骤如下：1. 获取接收到的GNSS信号的时间延迟数据。

2. 使用Klobuchar模型计算电离层时延的估计值。

3. 将估计的电离层时延从接收到的GNSS信号时间延迟中减去，得到改正后的时间延迟。

4. 使用改正后的时间延迟进行导航定位计算。

Klobuchar电离层时延改正模型在GNSS应用中具有广泛的应用，包括车辆导航、船舶导航、航空导航等。

通过使用该模型进行电离层时延改正，可以提高GNSS定位的精度和可靠性，满足各种应用的需求。

Klobuchar电离层时延改正模型是一种有效的电离层时延改正方法，它基于电离层电子密度分布的统计特性来估算和补偿电离层对GNSS信号的延迟。

通过使用该模型进行改正，可以提高GNSS定位的精度和可靠性，满足各种应用的需求。

GNSS基础课件：Klobuchar电离层时延改正模型（续）Klobuchar电离层时延改正模型的应用，不仅仅是提高GNSS定位的精度和可靠性，更是在复杂多变的电离层环境中，确保导航系统的稳定性和准确性。

利用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值模型分析电离层变化

模型参数进行电离层延迟改正；对于双频接收机，采用载波平滑伪距观测值计算电离层延迟改正。利用深圳市连续运行卫星定位参考站系统的双频观测数据，分别用Ｋｌｏｂｕｃｈａｒ模型和载波平滑伪距观测值两种方法计算深圳市５个ＣＯＲＳ站上的电离层延迟值，对两种模型计算的电离层延迟值进行比较，分析深圳市电离层延迟的周日变化规律。关键词：ＣＯＲＳ；电离层延迟；Ｋｌｏｂｕｃｈａｒ电离层模型；载波相位平滑伪距中图分类号：Ｐ２０３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１ — ４６７９（２０１３）０２ — ００１５ — ０４
ｓｍｏｏｔｈｅｄｐｓｅｕｄｏ — ｒａｎｇｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ．ＴｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｓｏｆｆｉｖｅＣＯＲＳｉｎＳｈｅｎｚｈｅｎａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙ
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｂａｓｅｄｏｎｋｌｏｂｕｃｈａｒｍｏｄｅｌａｎｄｃａｒｒｉｅｒ
ｐｈａｓｅｓｍｏｏｔｈｅｄｐｓｅｕｄｏ — ｒａｎｇｅｏｂｅｒｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ
ＬＵ０Ｈｅ — ｐｉｎｇ，ＱＩＵＬｅｉ
（ＳｈｅｎｚｈｅｎＣａｄａｓｔｒａｌＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＯｆｆｉｃｅ，Ｓｈｅｎｇｚｈｅｎ５１８０３４，Ｃｈｉｎａ）

Klobuchar模型在电离层延迟计算中的应用

区相比较相对平缓光滑。因此在求取中纬度地区的电离层时
延改正研究上，Ｋｌｏｂｕｃｈａｒ模型能发挥出更好的作用。
数据文件的序号均为３，即第二观测时段中的未参与观测的ＧＰＳ接收机的数据文件序号也为３。
【摘要】以淮南市某矿ＧＰＳ实际观测数据为基础，结合Ｋ１０ｂｕｃｂａｒ模型，分析各个观测站所得数据的误差及精度，利用ＶＢ建立电离层改正模
型。认为电离层改正值大小随高度角增加而减少，在０～１５。时，电离层延迟比较大，观测时应注意高度角大小，６Ｏ～９０。时电离层改正相对比较平缓。
ｖｖ：年份后两位。
ｔ：文件类型．为下列字母中的一个：
０— — 观测值文件：
Ｎ— — ＧＰＳ导航电文文件：
Ｍ—— 气象数据文件：
Ｇ— ＧＩＤＮＡＳＳ导航电文文件：Ｈ— — ＧＥ０导航电文文件：Ｃ — — 钟文件
【关键词】电离层延迟；Ｋ１ｏｂｕｃｈａｒ【中图分类号】Ｐ２２８．４【文献标识码】Ｂ【文章编号】２０９５ — ２０６６（２０１４）２２ — ０３３３ — ０２
系统误差又叫规律误差，可以通过修正值将其消除。在接收机的数据文件的序号均为１；第２观测时段，有１台ＧＰＳＧＰＳ测量的系统误差中，主要误差源之一是电离层效应。它会接收机未参与观测作业，其他参与了观测作业的３台ＧＰＳ接随着时间、地点的改变而骤变。对ＧＰＳ定位测量的影响．电离收机在此时段中数据文件的序号均为２；第３观测时段，４台层误差的变化也可达到一个数量级．更是制约ＧＰＳ单频接收ＧＰＳ接收机又全都参与观测作业，那么该时段ＧＰＳ接收机的

gnss 电离层延迟算法

gnss 电离层延迟算法
GNSS（全球导航卫星系统）中的电离层延迟是指由于电离层对卫星信号的折射作用导致的额外传播时间。

为了消除该误差，主要采用以下算法：
1. 双频观测：通过同时接收L1和L2频率信号，利用两者的延迟差计算电离层延迟，如Klobuchar模型或NeQuick模型进行实时修正。

2. 格网化电离层模型：基于地基或卫星监测数据生成全球或区域性的电离层延迟格网，通过插值获取用户位置处的电离层延迟改正数。

3. 高阶模型：针对更为精确的定位需求，开发了更高阶的电离层模型，考虑更多层次和复杂性，提高电离层延迟改正精度。

4. 实时电离层探测与建模技术：利用先进的卫星载荷、地基GNSS接收机网络等手段，实时监测并更新电离层状态，动态估计和校正电离层延迟。

利用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值模型分析电离层变化

利用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值模型分析电离层变化罗和平;邱蕾【摘要】在GPS测量中,电离层延迟是一个比较重要的误差来源.对于单频接收机,由广播星历中提供Klobuchar模型参数进行电离层延迟改正；对于双频接收机,采用载波平滑伪距观测值计算电离层延迟改正.利用深圳市连续运行卫星定位参考站系统的双频观测数据,分别用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值两种方法计算深圳市5个CORS站上的电离层延迟值,对两种模型计算的电离层延迟值进行比较,分析深圳市电离层延迟的周日变化规律.【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(027)002【总页数】4页(P15-18)【关键词】CORS;电离层延迟;Klobuchar电离层模型;载波相位平滑伪距【作者】罗和平;邱蕾【作者单位】深圳市地籍测绘大队,广东深圳 518034;深圳市地籍测绘大队,广东深圳 518034【正文语种】中文【中图分类】P2031 概述连续运行参考站系统（Continuously Operating Reference Stations，CORS）是利用GNSS卫星导航定位、计算机、数据通信和互联网络等技术，在一个城市、一个地区或一个国家根据需求按一定距离建立常年连续运行的若干个固定GNSS基准站组成的数据通信、处理分析的网络系统［1］。

电离层延迟是GNSS观测的主要误差源之一，其大小变化可直接影响到RTK是否成功固定整周模糊度。

试验表明电离层延迟在天顶方向最大可达50m，在接近地平方向时（高度角为20°）可超过100m，在最恶劣的条件下可达150m［2］。

在白天高温时段或者电离层活动较活跃的时候，网络RTK中固定整周模糊度的成功率明显降低。

本文利用深圳市连续运行卫星定位参考站系统的双频观测数据，分别用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值两种方法计算深圳市5个CORS站上的电离层延迟值并进行了比较，同时分析了深圳市电离层延迟的周日变化规律。

GPS电离层延迟改正模型

GPS电离层延迟改正模型摘要:介绍目前常用的几种电离层延迟改正模型，主要包括Bent模型、国际参考电离层模型IRI、NeQuick模型、Klobuchar模型几种经验模型，并着重介绍了利用双频实测数据建立区域性电离层模型的方法。

关键词电离层，电离层延迟，电离层模型Abstract: this paper introduces several kinds of currently used fur ionospheric delay correction model, mainly including Bent model, international reference the ionosphere model IRI, NeQuick model, Klobuchar model several experience model, and introduces mainly the measured data of the experiments to construct a regional ionosphere model method.Key words the ionosphere, the ionosphere delay, the ionosphere model因电离层的变化错综复杂，我们现在无法完全清楚它对GPS观测的影响机理，但它不是没有规律可循的，根据我们已掌握的电离层特性，我们可以建立有效的电离层延迟改正模型。

现有的电离层延迟改正模型主要有经验模型Bent 模型、IRI模型、NeQuick模型、Klobuchar模型及根据某一时期某一时段的实测数据建立起来的模型。

本文将对经验模型做扼要的介绍，并着重对实测模型进行介绍和探讨。

一、经验模型（一）、Bent模型Bent模型是一种适合用于全球范围的经验模型，它能预算出电离层电子密度及电磁波因摩擦产生的延迟和方向变化。

该模型计算电子密度随高度的变化并由此获得电磁波的传播距离，距离变化率和角的摩擦修正及总电子量。

克罗布歇尔模型计算电离层延迟方法

克罗布歇尔模型计算电离层延迟方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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克罗布歇尔模型计算电离层延迟方法

克罗布歇尔模型计算电离层延迟方法嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个非常有趣的话题——克罗布歇尔模型计算电离层延迟方法。

让我给大家简单介绍一下什么是电离层延迟。

电离层延迟，顾名思义，就是信号从地面发出到到达目标地点所经历的时间差。

想象一下，你在家里打开电视，突然想看一档热门的综艺节目，但是电视信号却一直不稳定，时好时坏。

这就是因为信号在传播过程中受到了电离层的影响，导致了信号的延迟。

而克罗布歇尔模型就是为了帮助我们更好地理解和预测这些延迟现象。

那么，克罗布歇尔模型到底是个啥东西呢？其实，它就是一种数学工具，可以帮助我们分析和解决与电离层相关的问题。

它的全名是“克罗卜-克罗布歇尔模型”，听起来有点复杂，但实际上它就是一个简单的方程式。

这个方程式包括了四个基本参数：波长、频率、大气折射率和地球半径。

通过这四个参数，我们就可以计算出信号在电离层中的传播时间。

下面，我给大家分步骤讲解一下如何使用克罗布歇尔模型计算电离层延迟。

我们需要知道信号的波长和频率。

波长越短，频率越高，信号传播的速度就越快。

然后，我们需要知道大气折射率和地球半径。

大气折射率是指大气对光的折射程度，地球半径是指地球表面到卫星轨道的距离。

有了这三个参数，我们就可以开始计算了。

假设我们要计算一个波长为0.1纳米，频率为300 GHz的信号在电离层的传播时间。

我们需要知道大气折射率和地球半径的具体数值。

这些数值可以通过查阅资料或者实际测量得到。

接下来，我们将这些数值代入克罗布歇尔模型的方程式中，开始计算。

经过一番复杂的计算，我们终于得到了信号在电离层中的传播时间。

这个时间就是我们所说的电离层延迟。

实际应用中可能会遇到各种各样的问题，比如大气条件的变化、地球形状的不规则等等。

但是，只要我们掌握了克罗布歇尔模型的基本原理，就能够应对这些问题，为我们提供准确的电离层延迟数据。

克罗布歇尔模型是一个非常实用的工具，它可以帮助我们更好地理解和预测电离层延迟现象。

利用ARMA模型预报电离层总电子含量研究

利用ARMA模型预报电离层总电子含量研究利用IGS中心的电离层TEC数据作为实验数据，采用ARMA模型对TEC 进行建模预报，并对对该模型的预报精度与BP神经网络进行对比分析，实验结果表明：ARMA模型的预报精度较为稳定，能更好地反映TEC变化趋势。

标签：总电子含量；ARMA模型；BP神经网络；精度分析1.引言电离层延迟一直是GNSS定位的主要误差来源，对卫星的导航定位精度产生严重的影响，因此，需要对电离层延迟误差进行修正。

电离层延迟误差主要受传播路径上的总电子含量（Total Electron Content，TEC）影响[1]，而对TEC的研究一直是国内外的研究热点，并取得了一定的研究成果。

现今，常用电离层TEC 预报模型有球谐模型[2]、Klobuchar模型[3]等，文献[2]基于球谐函数模型的基础上，采用时间序列分析模型进行预报，其预报精度有了较大的提高，但模型计算较为复杂，而文献[3]提出的改进Klobuchar模型计算简便，基于广播星历所提供的8参数即可解算TEC，并对模型的初始相位、振幅和夜间时延值进行改进，从而提高了模型的预报精度，但该模型是根据长期的观测资料建立的，因此模型精度仍有待提高。

针对以上问题，国内外的学者基于TEC数据的非线性、非平稳特性，提出了格网模型[4]、时间序列模型[5]、神经网络模型[6]等，并取得了一定的效果。

因此，本文采用时间序列模型对处于不同时空环境的电离层TEC 数据进行建模预报，并与BP神经网络对比，重点分析两种模型的预报精度。

2. ARMA模型算法原理ARMA（Auto Regressive and Moving Average）模型时间序列分析法是一种利用参数模型对有序随机振动响应数据进行处理，从而进行模态参数识别的方法，参数模型包括AR自回归模型、MA滑动平均模型和ARMA自回归滑动平均模型。

当时，模型即为AR（p）模型，当时，模型即为MA（q）模型，而模型的阶数的选择主要依靠自相关系数和偏相关系数确定，并进行显著性检验，看所选模型是否有效，最后，在所有通过检验的模型中根据AIC或BIC准则选择相对最优模型，进行时间序列的预测。

GPS原理及其应用试卷及答案四套卷

GPS原理及其应用试卷及答案一、填空题1.全球定位系统是由空间部分、地面监控部分和用户部分组成的。

其中地面监控部分是由主控站、监测站、注入站、和通信及辅助系统组成的。

2.GPS卫星信号是由载波、测距码、和导航电文三部分组成的。

3.GPS卫星是采用二进制相位调制法来进行信号调制的。

4.测码伪距观测值所受到的电离层延迟与总电子含量(TEC) 成正比，与信号频率的平方成反比。

5.在软件控制下能依次对多个卫星进行观测，且循环观测一次的时间大于20ms的通道称为序贯通道。

6.在接收机间求一次差后可消除卫星钟差参数，继续在卫星间求二次差后可消除接收机间的相对钟差参数，再在历元间求三次差后可消除双差整周模糊度参数。

二、单项选择题1.GPS卫星之所以要发射两个频率的信号，其主要目的是为了 B 。

A、消除对流层延迟B、消除电离层延迟C、消除多路径误差D、增加观测值个数2.组成宽巷观测值（wide lane）的主要目的是为了 C 。

A、消除电离层延迟B、提高定位精度C、便于确定整周模糊度D、检核3.未经美国政府特许的用户不能用 D 来测定从卫星至接收机间的距离。

A、C/A码B、Ll 载波相位观测值C、载波相位观测值D、Y码4.利用广播星历进行单点定位时，所求得的站坐标属于 C 。

A、1954北京坐标系B、1980年西安坐标系C、WGS-84D、ITRF5.在一般的GPS 短基线测量中，应尽量采用 C 。

A、单差解B、三差解C、双差固定解D、双差浮点解三、名词解释1、整周跳变：在载波相位测量中，整周计数是[]0,i t t 时间段内的累积值，()r F φ则是一个瞬时观测值，观测时若由于卫星信号被挡等原因而引起累积工作中断，则当信号恢复跟踪后整周计数将会丢失N Δ，这种()Int φ出错()r F φ正确的现象称整周跳变。

2、接收通道：跟踪、量测、处理卫星信号的设备，由无线电元器件、数字电路等硬件和常用软件组成，一个接收通道在同一时间内只能接收一个卫星信号，据工作方式不同，可分为序贯通道、多路复用通道、多通道等。

GPS KLOBUCHAR模型改正精度异常现象分析

GPS KLOBUCHAR模型改正精度异常现象分析鲁强【摘要】For GNSS single-frequency users, the broadcast ionosphere model is the main method for the delayed correction of ionosphere. Currently, the global broadcast ionosphere model has GPSK8 model, BDSSH model, and NeQuick2 model. In this paper, the model of GPSK8 was analyzed in the northern latitudes of the northern hemisphere in May 17, and it was found that the abnormality of correction accuracy was found on individual stations. As a comparison model, NeQuick2 model and BDSSH model are analyzed together. The results of the study and analysis of abnormal phenomena show that the anomaly of the accuracy of the model correction is caused by the anomaly of the measured datum of the station.%对于GNSS单频用户而言,广播电离层模型是电离层的延迟改正的主要方法.目前,用于全球的广播电离层模型有GPSK8模型、BDSSH模型、和NeQuick2模型.本文对GPSK8模型在17年5月份北半球中纬区域分析时,发现在个别测站上出现改正精度较差的异常现象.作为比对模型,还一同分析了NeQuick2模型和BDSSH模型.对出现的异常现象展开研究和分析,其结果表明模型改正精度出现异常的原因是测站的实测基准存在异常所致.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】5页(P146-150)【关键词】GPSK8模型;BDSSH模型;异常现象分析;实测VTEC【作者】鲁强【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言随着GNSS定位技术的发展，电离层延迟误差成为影响GNSS定位的主要误差源之一[1]。

具有Klobuchar模型背景场的电离层插值方法研究

具有Klobuchar模型背景场的电离层插值方法研究权冉冉;黄劲松;孟凡效;伍晓勐【期刊名称】《导航定位学报》【年(卷),期】2016(004)004【摘要】为了提高网络RTK中电离层插值的精度,提出一种具有背景场的电离层插值方法:在建立电离层模型时将Klobuchar模型作为背景场,结合基站实测的电离层数据,采用基于距离的线性内插模型最终确定流动站电离层信息.这种方法利用了背景场所提供的电离层时空变化特征,可提高电离层插值的精度.实验结果表明,在目前典型的基站间距条件下,该方法能将电离层插值精度提高10％左右,同时将网络RTK流动站定位精度也提高约10％.【总页数】7页(P36-41,103)【作者】权冉冉;黄劲松;孟凡效;伍晓勐【作者单位】武汉大学测绘学院/地球空间信息技术协同创新中心,湖北武汉430079;武汉大学测绘学院/地球空间信息技术协同创新中心,湖北武汉430079;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;武汉大学测绘学院/地球空间信息技术协同创新中心,湖北武汉430079【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.利用Klobuchar模型和载波平滑伪距观测值模型分析电离层变化 [J], 罗和平;邱蕾2.基于抗差估计的Klobuchar-like电离层模型参数估计方法 [J], 刘宸;赵鹤;朱伟刚;刘长建;冯绪3.基于改进的Klobuchar模型建立南宁市区域电离层延迟模型 [J], 蔡成辉;刘立龙;黎峻宇;林国标4.45°(N)纬度带的Klobuchar-like电离层延迟季节修正模型与评估 [J], 李启航; 王剑; 刘瑞华5.Klobuchar电离层模型误差分析及预测 [J], 彭雅奇;李冲辉;王倚文;魏武雷;丁柏超;刘仰前因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

区域电离层延迟模型的建立及精度对比分析

区域电离层延迟模型的建立及精度对比分析
李华圣;詹达诲;舒宝
【期刊名称】《数字通信世界》
【年(卷),期】2018(0)12
【摘要】利用相位平滑伪距观测值,分别用三角级数模型和多项式模型构建了中国区域的电离层延迟改正模型.将所建的模型与Klobuchar模型、双频改正用单点定位程序进行测试后表明:两种模型对区域内的单频GPS用户改正效果明显优于Klobucar模型;在电离层活跃地区分时段的多项式模型要优于全天的三角级数模型,DCB结果分析也表明所建立的区域电离层模型是可靠的.
【总页数】3页(P11-12,10)
【作者】李华圣;詹达诲;舒宝
【作者单位】国家无线电监测中心检测中心,北京 100041 ;国家无线电监测中心检测中心,北京 100041 ;武汉大学,武汉 430079
【正文语种】中文
【中图分类】TN96;TN926+.2
【相关文献】
1.非差非组合精密单点定位提取区域电离层延迟及精度评定 [J], 赵阳阳;吕志伟;贾铮阳;周鹏进
2.基于改进的Klobuchar模型建立南宁市区域电离层延迟模型 [J], 蔡成辉;刘立龙;黎峻宇;林国标
3.中国区域电离层延迟改正模型建立方法的研究 [J], 马怀武;王俊强;郝恒强
4.远距离下CORS的双差电离层延迟内插模型精度分析 [J], 许妙强;余学祥;袁蹈;袁晓鑫;杨亮亮;褚敏
5.用双频GPS观测值建立小区域电离层延迟模型研究 [J], 张小红;李征航;蔡昌盛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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