三种电离层延迟多频修正算法的比较

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电离层延迟修正方法评述

电离层延迟修正方法评述摘要：电离层延迟是在GNSS测量中一个常见的误差源，影响着高精度定位和导航的实现。

本文介绍了电离层延迟的来源和影响，评述了常见的电离层延迟修正方法，并分析了它们的优缺点。

关键词：电离层延迟；GNSS；修正方法；评述一、引言全球导航卫星系统（GNSS）是现代导航系统的核心。

它们已经广泛应用于航空、航海、陆上交通、测绘、农业等领域。

然而，GNSS 测量过程中存在着各种误差源，其中电离层延迟是其中的一个常见误差源。

电离层延迟是由于电离层对GNSS信号的传播速度产生影响而产生的。

电离层是地球大气层中的一个电离区域，它会对GNSS信号的传播速度产生影响，从而导致信号延迟。

这种延迟会影响GNSS测量的精度和可靠性，因此需要进行电离层延迟修正。

本文将介绍电离层延迟的来源和影响，并评述常见的电离层延迟修正方法，分析它们的优缺点。

二、电离层延迟的来源和影响电离层是地球大气层中的一个电离区域，它由太阳辐射和宇宙射线等高能粒子的电离作用形成。

电离层的密度和高度随时间和地理位置而变化，因此会对GNSS信号的传播速度产生影响，从而导致信号延迟。

这种延迟是由于电离层中的自由电子对GNSS信号的传播速度产生影响而产生的。

电离层延迟的影响主要体现在两个方面：（1）信号传播时间的变化电离层延迟会导致信号传播时间的变化，从而影响GNSS测量的精度和可靠性。

当GNSS接收机接收到卫星信号时，信号需要穿过电离层才能到达接收机。

在传播过程中，信号会受到电离层的影响而产生延迟。

这种延迟会随着电离层密度和高度的变化而变化，因此会对GNSS测量的精度和可靠性产生影响。

（2）信号传播路径的变化电离层延迟还会导致信号传播路径的变化，从而影响GNSS测量的几何精度。

由于电离层的存在，信号在传播过程中会发生折射和反射，从而改变信号的传播路径。

这种变化会导致信号到达接收机的时间和方向发生变化，从而影响GNSS测量的几何精度。

三、电离层延迟修正方法的评述为了减小电离层延迟对GNSS测量的影响，需要进行电离层延迟修正。

GPS共视中电离层时延计算方法比较研究

GPS共视中电离层时延计算方法比较研究李变【摘要】为了更好地计算GPS CV(共视)时间传递中的电离层时延值(它是影响GPS CV比对结果精度的主要因素之一),介绍了当前3种电离层时延的计算方法,并以NICT(National Institute of Information and Communications Technology)单站GPS比对数据及NICT与NTSC(National Time Service Center)的GPS共视比对数据为例,分析比较了不同的电离层时延计算方法对GPS时间比对结果精度的影响.计算结果表明:利用双频实测电离层时延和利用IGS(International GPS Service)提供的TEC(total electron content)map计算的电离层时延对GPS CV 比对结果修正后的精度,比利用电离层改正模型的时延对比对结果修正后的精度分别提高30%～40%和20%～30%.【期刊名称】《时间频率学报》【年(卷),期】2009(032)001【总页数】7页(P56-62)【关键词】电离层时延;总电子含量图;GPS共视【作者】李变【作者单位】中国科学院国家授时中心,西安,710600;中国科学院研究生院,北京,100039【正文语种】中文【中图分类】P127.1世界各国共同参考的标准时间UTC的形成，各国标准时间UTC（k）准确度的保持都需要分布在世界各地的钟之间的高精度远距离比对。

高精度时间比对对于目前中国科学院国家授时中心（NTSC）正在利用国内高精度原子钟资源而重建的我国综合原子时系统（JATC）也是非常重要的。

20世纪90年代以来，GPS CV（共视）技术逐渐成为国际上大多数时间实验室主要采用的远程时间比对技术。

电离层时延是影响GPS CV时间比对精度的主要因素之一。

电离层含有较高密度的电子，GPS信号通过电离层时，信号路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，尤其是在太阳黑子活动的高峰期。

电离层延迟高阶项改正算法及效果分析

电离层延迟高阶项改正算法及效果分析李信用【摘要】电离层延迟是导航定位中重要的误差源，电离层延迟二阶项带来的误差为厘米级，对于高精度要求的定位来说，该项误差必须给予认真的消除。

采用了一种顾及二阶项的电离层延迟改正算法，重点对地磁场的特性进行分析，利用二次曲面拟合区域地磁场矢量，以达到简化计算，同时不降低高阶项改正精度的目的。

通过实例验证，得出一些有益的结论。

【期刊名称】《测绘技术装备》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P24-27)【关键词】GPS;电离层延迟;高阶项;TEC【作者】李信用【作者单位】新疆交通规划勘察设计研究院新疆乌鲁木齐 830000【正文语种】中文1 引言随着全球卫星导航定位技术的发展，电离层延迟误差高阶项影响已经成为获取GPS高精度定位亟待解决的问题。

利用观测值的线性组合来消除电离层误差的同时，会使线性组合后的观测噪声扩大，且由于高阶项延迟误差本身并不大，因此必须对利用多频组合方法来消除电离层延迟的高阶项的可靠性及可行性加以考虑[1]。

2 电离层单层模型（SLM）根据GPS定位观测值不难求出电离层单层穿刺点经纬度，设单层穿刺点的经纬度坐标(ϕIPP，则:上面两式中，（0ϕ，0λ）为测站的大地坐标；0ψ为测站与穿刺点的地心夹角。

3 三频组合改正电离层的二阶项随着GPS现代化的进展，GPS开始向用户提供L5频率信号，用三频的观测值能改正电离层延迟误差二阶项的影响[3]。

相折射率np可表示为:对于载波相位观测值而言，将电离层改正至二阶项公式为:其中，ρi为卫星信号的载波相位测量值(ρi=λiφ+λiN，N为整周模糊度数值，φ为相位观测值)，ρ0是测站与卫星之间的几何距离(包括硬件延迟、对流层延迟、卫星钟误差等)，再令则解（6）式可得:其中，三个信号 f1=1575.42MHZ，f2=1227.60MHZ，f3=1176.45MHZ代入后可求得每个频率的改正值为:对于测码伪距观测值，将电离层延迟至二阶项亦可求得其系数矩阵。

GPS与北斗电离层延迟误差对比分析

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ＆ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｈｅｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆＧＰＳａｎｄＢｅｉｄｏｕ，ｉｆｉｔｕｓｅｓｔｗｏ－ｓｙｓｔｅｍｔｗｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｅｉｖ－ｅｒ，ｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙａｃｃｕｒａｃｙｉｓｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｅａｃｈｓｙｓ－ｔｅｍ’ｓｅｐｈｅｍｅｒｉｓ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｗｏｓｙｓｔｅｍｓ’ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｗｈｅｎｉｔａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｓａｍｅｉｏｎｏ－ｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｍｏｄｅｌｔｏａｃｑｕｉｒｅｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃＴＥＣ，ｔｈｅｆｉｎａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｉｌｌｓｈｏｗｓｏｍｅｗｈａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ．ＷｈｅｎｔａｋｉｎｇｔｈｅｕｓｅｏｆＧＰＳ／Ｂｅｉｄｏｕｍｕｌｔｉ－ｍｏｄｅｒｅｃｅｉｖｅｒ，ｉｔｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＧＰＳａｎｄＢｅｉｄｏｕ’ｓｅｐｈｅｍｅｒｉｄｅｓｔｏａｃｑｕｉｒｅｄｅｌａｙＴＥＣｗｉｔｈｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｎｔｈｅＩＧＳｉｏｎｏ－ｓｐｈｅｒｉｃＴＥＣｉｎｔｈｅｓａｍｅｐｌａｃｅａｎｄｓａｍｅｔｉｍｅｗｉｌｌｂｅｓｅｅｎａｓｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｔｈａｔｉｔｃａｎｍａｋｅｃｏｎｔｒａｓｔｗｉｔｈＧＰＳａｎｄＢｅｉｄｏｕ’ｓｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙａｃｃｕｒａｃｙ．Ｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｔｗｏｓｙｓ－ｔｅｍｓ’ｅｐｈｅｍｅｒｉｄｅｓｓｈｏｗｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｓｏｔｈａｔｏｎｃｅｉｔｕｓｅｔｈｅｓａｍｅＫｌｏｂｕｃｈａｒｍｏｄｅｌ，ｉｔｗｉｌｌｂｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔＴＥＣ．ＷｈｅｎｔｈｅＴＥＣｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍＧＰＳａｎｄＢｅｉｄｏｕｓｕｂｔｒａｃｔＩＧＳｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅ，ｔｈｅｆｉ－ｎａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆＧＰＳｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅＢｅｉｄｏｕ’ｓ．

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。

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。

gnss不同频点的电离层延迟

gnss不同频点的电离层延迟GNSS（全球卫星导航系统）是通过一组位于地球轨道上的卫星来提供全球定位服务的系统。

GNSS系统包括GPS（美国全球定位系统）、GLONASS（俄罗斯全球导航卫星系统）、Galileo（欧洲版全球导航卫星系统）和BeiDou（中国北斗导航卫星系统）。

GNSS系统的精确定位是通过测量从卫星到接收机的信号传播时间来实现的。

然而，卫星信号在穿过电离层时会发生电离层延迟，这会导致定位误差。

因此，了解不同频点的电离层延迟对于提高GNSS系统的准确性和可靠性至关重要。

首先，电离层是位于地球大气层上部的一层电离气体，它由太阳辐射导致中性大气层的分子离解而形成。

电离层中存在自由电子，这些电子会对从卫星到接收机的信号产生影响。

不同频点的GNSS信号会以不同的方式穿过电离层。

GNSS系统使用的频点通常包括L1、L2和L5等频段。

L1频段是最常用的频段，其频率约为1.57542 GHz。

L1信号穿过电离层时会发生电离层延迟，这会引起传播速度的变化。

L2频段的信号频率约为1.2276 GHz，相对于L1频段来说，L2信号受到电离层延迟的影响更大，因此在处理数据时需要对其进行补偿。

L5频段的信号频率约为1.17645 GHz，相对于L1和L2频段来说，L5信号由于其较低的频率，受到电离层延迟的影响相对较小。

电离层延迟可以通过使用双频GNSS接收机来进行补偿。

双频接收机可以接收L1和L2频段的信号，通过测量不同频段信号之间的相位差异来计算电离层的延迟。

通过对相位差进行处理，可以提供准确的电离层延迟补偿值，从而提高定位的精度。

此外，电离层的延迟还受到季节和太阳活动的影响。

电离层延迟在白天通常较大，在夜间较小。

在太阳活动高峰期，电离层延迟会增加。

因此，在GNSS定位应用中，需要考虑季节和太阳活动对电离层延迟的影响，并相应地进行补偿。

总之，了解不同频点的电离层延迟对于提高GNSS系统的定位精度是非常重要的。

GPS单频PPP电离层延迟改正模型探讨

GPS单频PPP电离层延迟改正模型探讨艾合塔木•依米尼亚孜;黄张裕;王岩【摘要】针对电离层延迟会导致GPS单频精密单点定位精度严重缺失的情况,分别探讨了克罗布歇模型、格网模型和历元差分模型,并采用IGS跟踪站数据进行电离层延迟改正.同时根据改正后的单频精密单点定位精度,比较了这三种电离层延迟改正模型的改正效果.结果表明:历元差分模型的改正效果最好,其改正后单频精密单点定位精度可达到厘米级,能较好地符合实际应用要求.%For ionosphere delay would cause GPS single frequency precise point positioning(referred to as PPP)serious lack of accuracy,Klobuchar model,grid(GIM)model and epoch difference(SEID)model were discussed,and ionosphere delay correction was done using IGS tracking station data.At the same time,ac-cording to the corrected PPP precision,the correction effects of these three ionosphere delay correction models were compared.The results showed that the correction effect of the SEID model was the best,the PPP accuracy of which can reach centimeter level and can better meet the actual application requirements.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2017(029)003【总页数】5页(P24-28)【关键词】单频精密单点定位;克罗布歇模型;格网模型;历元差分模型【作者】艾合塔木•依米尼亚孜;黄张裕;王岩【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,江苏南京 211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京 211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】P228.4单频GPS接收机凭借其价格低廉、操作简单等特点，受到广大用户的青睐。

电离层延迟

\
引用例子如下：
函数极值法求解三频GNSS最优载波相位组合观测量(见论文）
3.2三频修正
利用三频数据最优组合求解电离层延迟的方法：
针对利用双频观测值估计双差电离层延迟量时间长)精度低等问题,
基于三频载波观测值,提出了一种适用于长距离双差电离层延迟量实时估计的方法&首先根据不同观测值线性组合的误差特性选择求解电离层延迟量的最优组合观测值然后在准确获取最优组合观测值对应
模糊度的基础上求解电离层延迟量初值最后引入平滑思想,通hatch 滤波进一步优化电离层延迟量初值&算例分析表明,只要利用几十甚
至十几个历元,双差电离层延迟量估值精度即可有效控制在2cm之内,实现了长距离双差电离层延迟量实时高精度估计.
在双频观测值中’电离层延迟量的求解主要采用双频M码法\载波相位平滑伪距法,但由于载波相位观测量受整周未知数影响’而伪距
观测量精度较差’电离层延迟量估计误差在短时间内一般为分米级至比较三种电离层修正算法发现：
亚米级
.
层实时估计模型。

GNSS导航定位中电离层延迟改正方法

GNSS导航定位中电离层延迟改正方法管明雷;王英刚;徐威杰;卞盼盼;伏天淑;胡梦涛;周立【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(025)001【摘要】GNSS导航定位中电离层延迟是一个主要的误差来源,严重影响着导航定位的精度.因此需寻找一个恰当的电离层延迟改正模型,以削弱电离层误差带来的影响,提高定位精度.详细分析比较了目前常用的几种电离层改正方法,为不同需求用户提供参考.结果表明,基于IRI和Geogia-diou模型的电离层延迟改正结果均在60％以上,而Klobuchar模型在理想情况下可改正掉75％左右的电离层影响.在基于参考站电离层改正方法的几种内插模型中,LIM与LCM精度较高.【总页数】5页(P56-60)【作者】管明雷;王英刚;徐威杰;卞盼盼;伏天淑;胡梦涛;周立【作者单位】淮海工学院测绘工程学院,江苏连云港222005;淮海工学院测绘工程学院,江苏连云港222005;中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州 221116;淮海工学院测绘工程学院,江苏连云港222005;淮海工学院测绘工程学院,江苏连云港222005;淮海工学院测绘工程学院,江苏连云港222005【正文语种】中文【中图分类】P228.41【相关文献】1.单频GPS导航定位中的电离层延迟改正方法 [J], 张孟阳;吕保维2.DGPS改正数据的发送方法──GNSS卫星导航定位方法之三 [J], 刘基余3.电离层效应的距离偏差及其改正误差\r──GNSS导航定位误差之三 [J], 刘基余4.对流层效应的距离偏差及其改正误差\r──GNSS导航定位误差之四 [J], 刘基余5.减小GNSS导航定位误差的卫星方法──GNSS导航定位误差之六 [J], 刘基余因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电离层延迟修正方法

• 地磁风暴
– 地磁风暴是地球磁场暂时的、剧烈的骚扰。地磁风暴时F2层非常不稳定，会分裂甚至完全消失。在极地附近会有极光产生。
数据采集与读取
• 数据采集
– GPS 台站数据 – 便携式GPS仪测得数据
数据采集与读取
• 数据读取
方法及数据分析
• 双频改正法
•双频伪距法 •双频载波相位法
• 模型法
电离层扰乱
• X射线：突发电离层骚扰
– 太阳活跃时期强烈的耀斑发生时硬X射线会射击到地球。这些射线可以一直穿透到D层，在这里迅速导致大量自由电子，这些电子吸收高频（3-30MHz）电波，导致无线电中断。X 射线结束后D层电子迅速被捕获，无线电中断很快就会结束，信号恢复。
• 质子：极冠吸收
– 耀斑同时也释放高能质子。这些质子在耀斑爆发后15分钟至 2小时内到达地球。这些质子沿地球磁场线螺旋在磁极附近撞击地球大气层，提高D层和E层的电离。
PRESENTED BY
摘要
• 电离层简介 • 数据采集与读取 • 方法及数据分析
电离层简介
• 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。
IRI模型
IRI模型
IRI模型
Klobuchar模型

三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法

第37卷　第4期测　绘　学　报V ol .37,No .4　2008年11月AC TA GEODAETICA et CARTOG RAPHICA SINICAN ov .,2008 文章编号:1001-1595(2008)04-0418-05中图分类号:P 228 文献标识码:A三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法王梦丽,王飞雪国防科学技术大学电子科学与工程学院卫星导航研发中心,湖南长沙410073An Algorithm of Multipath Error and Observation Noise Weakening inTriple -frequency Ionospheric Delay CorrectionW A NG M eng -li ,WA NG Fei -xueSatellite N avig ation Research an d Develo pment C enter ,S chool o f E lectronic Science and En gineer ing ,National University o f Def ense Technolog y ,Chang sha 410073,ChinaA bstract :T he io no spheric delay can be weakened by multi -f requency observa tions ,but pseudora ng e er ror s such as multipath erro r s and o bserv atio n noises are magnified to different deg rees due to using multi -f requency meth -o ds .Hereinto ,by tr iple -frequency observ ations the io no spheric delay can be co rr ec ted to the second o rder or only the first o rde r ,w hich are named triple -frequency o f one or der cor rection and triple -frequency of two o rder co r rection r espectively .T he algo rithm of w eakening the multipath er ro rs and observ ation noises using triple -fre -quency o bserv atio ns is pro vided in this pape r ,w hich g reatly decreases the effects of pseudo range erro r s in calcu -lating the triple -frequency io no spheric delay co rrectio n .By pro ce ssing triple -frequency ex pe rimental obse rva -tions ,the alg o rithm is validated and some useful co nclusions and advise s are summarized :to co r rect the iono -sphe ric delay using triple -f requency observa tions ,fir stly the multipath e rro rs and o bserv atio n no ises should be weakened fro m the pseudo rang es ,and then the ionosphe ric delay is co rrected .In this w ay the precision of co r -rected pseudorange will be improv ed .If the er ro rs can 't be weakened efficiently ,the alg orithm o f t riple -fr eque n -cy of one o rder co r rection o r dual -frequency cor rection is mo re suitable .Key words :ionosphe ric delay ;triple -frequency ;multipath e rro r ;observa tion no ise摘　要:多频测距系统可以借助多频观测数据削弱电离层延迟的影响,但多频改正算法在改正电离层延迟项的同时会不同程度地放大多路径误差、观测噪声等伪距误差的影响。

GPS论文关于电离层改正

几种GPS信号电离层改正模型的优劣性杜雨正（河海大学，南京市，210024）摘要：卫星导航定位目前已经应用在各种领域之中，电离层误差作为传播过程中较为重要的误差之一，其改正的精确度直接关系到定位的精度。

根据不同的精度要求以及具体的实时要求，来选择合适的电离层改正模型就显得尤为重要。

本文对于目前比较常用的几种电离层经验改正模型进行较为基础的对比，对其各自的适用情况进行浅析，对于实际应用中的模型选择有一定的参考价值。

关键词：GPS；电离层改正；经验模型；Klobuchar；IRI中图分类号：P21 引言通常，我们认为距离地面50—1000KM的大气为电离层。

其作为一种散射介质对电磁波传播的影响主要表现为折射。

由于含有较高密度的电子，当GPS信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化。

电离层误差的范围大致在5—150M之间[1]。

对于电离层误差改正的研究早在20世纪70年代就已经开始。

目前，电离层延迟误差的改正方法主要有双频改正法，电离层模型法以及差分改正法等。

2 双频改正法2.1 双频改正法的原理上面已经提到，对于电磁波而言，电离层属于色散介质，即散射的程度与电磁波的频率有关，根据延迟量的不同，就产生了双频改正法。

2.2 双频改正法的过程利用调制在载波1L 上的测距码可以求得电磁波从卫星到接收机的准确距离：211140.28/S TEC f ρ=-（其中TEC 代表电子密度），同理可以得到2L 载波上测距码测得的距离：222240.28/S TEC f ρ=-。

两式相减，得到：222140.28/40.28/TEC f TEC f -[2]。

因此有:22211121240.28/()/(1),(/),I T E C f c t t f f γγ==--=2221240.28/()/(1)I T E C f c t t γγ==-- 。

当知道调制在1L 和2L 上的测距码传播的距离差或者时间差之后，就可以推出这两个信号分别对应的电离层误差——1I 和2I 。

测距电离层延迟误差分析.

测距电离层延迟误差分析!"#测距电离层延迟误差分析!王举思($%&'$部队山东青岛 ($$))*)摘要在微波统一测控系统中,地面对航天器的跟踪主要是通过的群时延误差,称为电离层延迟误差.电磁波在电离层中传播时,信号的群速度见(!)式,因此由电离层延迟引起的距离(群时延)误差为!!"#!测$!真#"#%$&%!'()&'#"#%$&%['()]'式中积分为电磁波穿过电离层路径的单位面积截面柱体的总电子含量['()] '.由此可知,测距电离层延迟误差大小取决于电离层的电子浓度和积分路径以及电磁波信号频率.通常有三种直接测量电离层'()的方法:法拉第旋转法,双频载波相位差分法和群时延法.'*+%!,测速终端采用双程相干载波多普勒测速技术,由多普勒频率可计算出目标径向速度.径向速度计算方法如下*测#$&+,-%&.&+由于载波相位在电离层中以相速度传播,此时载波多普勒频率计算目标径向速度应为*真#$&+%&.&+,-,(!."#%$()&%)因此,由电离层引起的测速误差为!*"#*测$*真#&+,-(%&.&+),"#%$()&%根据多普勒效应的理论,对多普勒频率积分就可以计算出载波相位增量.如果给出正确的积分初值,就可用载波相位测距.但是,由电离层引起的载波测距误差与侧音测距误差数值相等,符号相反,载波测距误差为负值,而侧音测距误差为正值."距离数据系统误差分析方法距离数据系统误差主要分两类:一类是由设备引起的距离漂移误差和校零误差,其中校零误差在一个跟踪圈次中为固定值(通常在-$.内);另一类是由电波传播路径和目标运动引起的误差,它又可以分为电离层延迟误差,对流层折射误差和目标运动引起的时标误差."/!测距测速数据时标测距数据为某时刻目标的径向距离,时标打在收信号时刻;测速数据为0#.1积分时间内的平均速度,时标打在积分时间的中间点上."/%测距测速数据时标误差测距数据的时标为收信号时刻/",由于目标运动和电波传播延迟,测距数据的真实时标应为/"+!,时延!随目标距离而变化.如果直接修正!,则测距数据为非均匀采样;所以把/ "+!时刻的测距数据推算到/"时刻,现以!!的修正方法为例,计算如下!!0#!!.!!1*!.*%%同理,测速数据的时标误差修正如下*%0#*%.!!0.#%#%0(#%20*%.#%%0*!)1,*$$*!#%!3%飞行器测控学报第%!卷!"#测距测速数据误差分析在距离捕获完成后,选!$时刻侧音测距数据作为参考基准(积分初值)"$#"(!$)#"真(!$)$!"电离层(!$)$!"对流层(!$)$!"校零差$!"噪声(!$)如果用载波测距,则!$时刻距离值为"(!$)#"真(!$)$!"电离层(!$)$!"对流层(!$)$!"校零差$!"噪声(!$)由于信号电平变化,多普勒频率变化,温度和时间变化等因素,! $到!%时刻的侧音测距产生距离漂移误差,故!%时刻侧音测距表达如下"(!%)#"真(!%)$!"电离层(!%)$!"对流层(!%)$!"校零差$!"漂移(!%)$!"噪声(!%)如果用载波测距,则!%时刻距离值为"(!%)#"真(!%)$!"电离层(!%)$!"对流层(!%)$!"校零差$!"噪声(!%)用载波测速,速度值为&(!)#&真(!)$!&电离层(!)$!&对流层(!)$"&噪声(!)在上述几个表达式中,"真%"真.由于随机误差可以通过数字滤波的方法处理,校零误差主要是由多径传播引起的,而侧音调制在载波上,所以,!"校零差%!"校零差;对流层是非色散媒质,群速度等于相速度;电离层是一种色散媒质,群速度不等于相速度,而群延迟与相延迟大小相等,符号相反,所以!"电离层%&!"电离层.综合以上分析,则有"(!%)'"(!%)#'!"电离层(!%)$!"漂移(!%)"(!$)'"(!$)#'!"电离层(!$)(')由于测速终端测量的速度值是积分时间内的平均速度值,()&'*+测速终端采用数字载波环直接提取载波多普勒信息,多普勒频率测量的积分时间等于采样周期(,故有"(!%)#"(!$)$!%)#*&(())*("(!%)'"(!%)#"(!%)'["(!$)$!%)#*&(())*(]#'!"电离层(!%)$!"漂移(!%)(#)综合(')式和(#)式,则有"(!%)'["(!$)$!%)#*&(())*(]#'*[!"电离层(!%)'!"电离层(!$)]$!"漂移(!%)经过这样处理,可以做出测距电离层延迟和设备漂移共同引起的测距误差相对变化曲线.!"!测距电离层延迟误差分析现以某卫星第+圈和第,圈为例,分析距离数据的漂移误差和电离层延迟误差.在距离捕获完成后,任选一点距离数据作为速度积分初值距离"$,用速度数据积分作为标准,将实测距离曲线与它相比较,并画出距离漂移和电离层延迟变化的误差曲线.图*第+圈电离层延迟误差曲线图第+圈卫星升轨(由南向北),目标过顶时间'*时!!分,最高仰角为,#"-..在高纬度和中纬度地区,夜晚的电离层电子浓度比白天(中午)电离层电子浓度至少低一个量级,电离层引起的群时延误差可以忽/'第#期王举思:012测距电离层延迟误差分析略不计.因青岛站地处中纬度地区,目标过顶后电离层延迟误差应为零.从图!误差变化曲线看,目标过顶后电离层延迟误差为"#$%&',由此可以判断出!!电离层("()等于#$%&',对积分初值距离!(进行修正后再处理,曲线见图#.图#修正后第#圈电离层延迟误差曲线图图)初步求解的第$圈电离层延迟误差曲线图图*初步修正后第$圈电离层延迟误差曲线图第$圈卫星降轨(由北向南),目标过顶时间!(时*#分,最高仰角为$+%,-.根据电离层延迟误差特性,目标过顶时电离层延迟误差最小,假定过顶时的误差为零.但从图)误差曲线看,目标过顶时电离层延迟误差为"!(%&',必须对积分初值距离!(进行修正,修正值为#!',修正后的曲线见图*.在处理第$圈电离层延迟误差时,假定目标过顶的电离层延迟误差为零,但实际上此时电离层延迟误差不等于零.为了求解目标过顶的电离层延迟误差,假设此时前后一定空间内电离层的电子浓度不变,则电离层延迟误差与电波传播路径成正比.由于该卫星的运行轨道高度未超出电离层,只要扣除电波在,(.'以下的中性大气层中的传播路径(!%),就可以计算出电波在电离层中的传播路径(!&).根据大气分层特性和目标的俯仰角信息,电波在,(.'以下中性大气层中传播路径的计算方法为!%'!##(!#!)/01#!*(!!)123*+#飞行器测控学报第#!卷在图!中,!点为地心,"点为测量站,"#为地面水平线,$为目标俯仰角,%"为地球半径,%#$%"%&''''(.计算出电波在电离层中的传播路径%&(')(%('))%*(')现做一阶曲线拟合%&(')("+(!%,(')-#)从而求解出:"$)*+),和#$-.*.根据上述曲线拟合的结果,目标过顶时的电离层延迟误差为-.*(,再画出电离层延迟误差曲线和拟合曲线(图&),图&中虚线为拟合曲线.图&第.圈电离层延迟误差曲线和拟合曲线图+固定高度上电子浓度随纬度的变化("为地磁场力线,#为磁赤道位置)从图&曲线拟合结果来看,目标过顶前后一定空间内电离层的电子浓度不变的假设是成立的.第.圈卫星降轨(由北向南),目标进站时测距电离层延迟误差比拟合值小,而目标出站时测距电离层延迟误差比拟合值大,基本上与电离层电子浓度随纬度变化的规律相符合(见图+).另外,从第/圈和第.圈距离系统误差曲线图以及处理过的大量数据来看,由设备引起的距离漂移误差比较小,可以忽略不计.-#第,期王举思:/01测距电离层延迟误差分析根据曲线拟合的结果,可以求出电离层的平均电子浓度!"#$!%("#&$'()#%&$'%#%!%&$由此再计算电波在电离层中传播的相速度和折射率,就可对测速和测角数据进行修正.'结束语本文根据电离层电子浓度的变化特点,以及电磁波在电离层中传播的群速度和相速度的关系,提出了电离层延迟引起的距离(群时延)误差计算方法.采用这种方法处理了很多圈次的跟踪数据,表明夜间与白天测距系统误差曲线明显不同.从图!,图(和图)来看,测距电离层延迟误差与电子浓度变化的规律基本符合.求解出电离层的群时延,就可算出电离层的平均电子浓度和折射率,为测速和测角数据的修正提供了理论依据.这种方法针对中低轨道卫星比较实用,它既可以提高外测精度,又为电离层的研究提供了一种新方法.参考文献%熊浩等编著*无线电波传播*北京:电子工业出版社,!###!谢处方,绕克谨编*电磁场与电磁波*北京:高等教育出版社,%++#$柳维君编*微波技术基础*西安:西安电子科技大学出版社,%+,+"张守信编著*-./卫星测量定理论与应用*北京:国防工业出版社,%++('乔强编著*侧音轮发比相制测距系统*无线电工程,%++(,(!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!)(上接第%(页)'联合定轨在其它方面的应用联合定轨主要是基于存在星间测量的场合的一种定轨方法,理论上,各种卫星轨道,只要存在星间测量,就可以实施联合定轨.对于全球均匀覆盖的星座(导航星座,通信星座等),如果对星座的整体构型精度要求比较高,也同样可以采用星间测量,实施星座的联合定轨,这比通过地面站对各卫星分别定轨能够得到更好的星间相对精度.另外,对于星间间距比较小的编队飞行星座,如果没有星间链路,但地面站对各星能够同时测轨,这样在定轨时同样可以统一处理,同时解出各星的轨道.这是另一种形式的联合定轨,与有星间链路的联合定轨具有类似的性质.随着航天应用和航天技术的发展,星座和组网技术会日益得到广泛应用,定轨手段和定轨技术也会随之出现多样化的现象,联合定轨正是随着数据中继卫星系统的应用而出现的,相信随着卫星星座的广泛应用,联合定轨技术也会在其中发挥重要作用.参考文献%0123415567,892:4;6*72.29:C3C>*%,61<F12IJ012:4%++(:%%'K%!)#$飞行器测控学报第!%卷。

导航卫星时延不一致性对三频组合差分修正算法的影响

The Impact of Inter-frequency Bias on the Performance of Triple-frequency Correction AlgorithmXin Nie, Jiaxing Liu, Xiangjun Wu, Jinjun Zheng, Zuhong LiBeijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing, Chinaniexin.bupt@Abstract: For precision point positioning applications, high-order items of ionosphere delay cannot be ignored. Multi-frequency correction algorithm is commonly adopted to eliminate the impact of high-order terms. However, the inter-frequency bias of RF downlink in navigation satellite will degrade the performance of multi-frequency correction algorithm. In this paper, the impact of inter-frequency bias on the performance of multi-frequency correction algorithm is studied. An accurate method for measuring the inter-frequency bias is also proposed.Keywords: ionosphere delay; inter-frequency bias; triple-frequency correction导航卫星时延不一致性对三频组合差分修正算法的影响聂欣刘家兴武向军郑晋军李祖洪北京空间飞行器总体设计部，北京，中国niexin.bupt@【摘要】对于精密单点定位应用，电离层延迟高阶项的影响不能忽略。

卫星导航系统的多频信号处理研究

卫星导航系统的多频信号处理研究在当今科技飞速发展的时代，卫星导航系统已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。

从汽车导航到航空航海，从农业生产到地质勘探，卫星导航系统的应用无处不在。

而在卫星导航系统中，多频信号处理是一个至关重要的研究领域，它对于提高导航定位的精度、可靠性和可用性具有重要意义。

多频信号处理的基础在于卫星导航系统所发射的多个频率的信号。

这些不同频率的信号在传播过程中会受到不同程度的干扰和影响，例如电离层延迟、对流层延迟、多径效应等。

通过对多个频率信号的综合处理，可以有效地削弱这些误差的影响，从而提高定位精度。

首先，我们来了解一下电离层延迟。

电离层是地球大气层中的一个区域，其中充满了带电粒子。

卫星信号在穿过电离层时，其传播速度会发生变化，从而导致信号到达时间的延迟。

这种延迟与信号的频率有关，频率越低，延迟越大。

通过同时接收多个频率的信号，并利用它们之间的差异，可以建立电离层延迟模型，从而对电离层延迟进行精确的修正。

对流层延迟也是影响卫星导航信号传播的一个重要因素。

对流层是地球大气层中最接近地面的部分，其中的大气密度和温度等因素会导致信号传播速度的变化。

与电离层延迟不同，对流层延迟与信号频率的关系相对较小，但与信号传播路径上的大气参数密切相关。

通过多频信号处理，可以结合气象数据和导航信号的观测值，对对流层延迟进行更准确的估计和修正。

多径效应是指卫星信号在传播过程中，经过建筑物、水面等反射体反射后，与直射信号叠加在一起，从而导致接收信号的失真和延迟。

多径效应对于导航定位精度的影响非常严重，尤其是在城市峡谷等复杂环境中。

多频信号处理可以通过分析不同频率信号的多径特性，采用相关技术来抑制多径误差，提高定位的准确性。

在多频信号处理中，一个关键的技术是组合观测值的构建。

通过对不同频率信号的线性组合，可以得到具有不同特性的观测值。

例如，可以构建无电离层组合观测值，消除电离层延迟的影响；也可以构建几何无关组合观测值，提高对观测噪声的抵抗能力。

三种电离层延迟多频修正算法的比较

三种电离层延迟多频修正算法的比较
王梦丽;王飞雪
【期刊名称】《测绘科学》
【年(卷),期】2008(33)4
【摘要】电离层延迟多频修正算法在修正电离层延迟的同时会放大观测噪声等伪距误差的影响。

分析了电离层延迟双频修正、三频一阶修正和三频二阶修正三种修正算法及观测噪声的影响。

以Galileo系统的四个载波频率为例,对不同频率组合下三种修正算法进行了比较。

结果表明电离层延迟多频修正中,并不是观测量的频点数越多或修正掉的高阶项越多修正精度越高,还与观测伪距噪声的大小以及采用的修正方法有关。

为多频测距系统的电离层延迟修正算法和最佳频率组合设计提供了一种可行的分析方法。

【总页数】3页(P58-60)
【关键词】电离层延迟;多频伪距;噪声放大倍数;Galileo
【作者】王梦丽;王飞雪
【作者单位】国防科学技术大学电子科学与工程学院卫星导航研发中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.1
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三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法

三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法王梦丽;王飞雪【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2008(037)004【摘要】多频测距系统可以借助多频观测数据削弱电离层延迟的影响,但多频改正算法在改正电离层延迟项的同时会不同程度地放大多路径误差、观测噪声等伪距误差的影响.其中利用三频数据可以将电离层延迟改正至二阶项,也可以只改正至一阶项,分别称为三频二阶改正和三频一阶改正.首次推导了利用三频观测数据削弱伪距中多路径效应和观测噪声等误差的算法.使三频电离层延迟改正中伪距误差的影响大大减小.通过对三频实测数据的处理和分析验证了算法的有效性并给出了一些有益的结论和建议:在利用三频观测数据进行电离层改正时,首先改正伪距中的多路径误差和观测噪声,然后采用三频二阶改正算法将电离层延迟改正至二阶项,将有效提高伪距改正精度.如果不能有效削弱这些误差的影响,宜采用三频一阶改正或双频改正.【总页数】5页(P418-422)【作者】王梦丽;王飞雪【作者单位】国防科学技术大学,电子科学与工程学院,卫星导航研发中心,湖南,长沙,410073;国防科学技术大学,电子科学与工程学院,卫星导航研发中心,湖南,长沙,410073【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.WAAS电离层延迟网格校正中的用户算法研究 [J], 孙桦;牛力丕2.BDS三频观测值多路径误差的差异性分析 [J], 高余婷;王利;黄观文;范丽红3.一种基于GPS/BDS观测值的抗多路径误差导航定位算法 [J], 尹潇;胡丛玮;姚连璧;康传利4.顾及有色噪声的卡尔曼滤波在多路径误差削弱中的应用 [J], 李川;魏世玉;刘星;刘恋;胡祝敏5.华为P40手机北斗三频观测数据质量及噪声分析 [J], 李敏;张会超;李文文;王广兴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。