GPS电离层延迟改正模型

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GPS测量过程中的常见问题与解决方法

GPS测量过程中的常见问题与解决方法导语：全球定位系统（GPS）已经成为现代测量领域中不可或缺的工具。

它能够提供高精度的地理定位信息，但在实际测量中，常常会遇到各种问题。

本文将介绍GPS测量过程中常见的问题，并提供解决方法，以帮助读者更好地应对这些挑战。

一、信号遮挡问题在城市环境中，高楼大厦、树木、甚至人体都可能阻挡GPS信号，导致仪器无法获取足够的卫星数据。

解决这个问题的关键是选择合适的测量位置和时间。

1.测量位置选择：尽量选择开阔的地方，避免高大建筑物或树木的遮挡。

在需要进行测量的区域周围进行多站观测，以增加卫星的可见性。

2.测量时间选择：根据卫星的运动轨迹和天空可见度，选择卫星最多的时段进行观测。

通常清晨或傍晚的时间段卫星较多，避开午后太阳高照时段。

二、多路径效应问题多路径效应是指GPS信号在传播过程中，会经过建筑物、地形等障碍物的反射，导致接收机接收到多个信号源，从而引起测量误差。

减小多路径效应的关键是选择合适的测量条件和使用相关技术手段。

1.天线高度选择：增加接收天线的高度，可以减少接收到的反射信号。

使用遥杆或支架将天线抬高到适当的高度。

2.天线架设方式：选择合适的天线架设方式，尽量避免信号的反射。

在困难的地形条件下，可以考虑使用抗多路径天线，如测距杆天线。

3.信号滤波技术：通过使用专业的信号滤波器来减少多路径效应。

这类滤波器能够滤除信号中的反射成分，提高测量精度。

三、时钟偏移问题GPS系统依赖精确的时间同步，但卫星和接收机的内部时钟存在偏移。

时钟偏移会导致测量结果的不准确，因此需要进行校正。

1.钟差模型：接收机通过监测卫星信号和自身的时钟差，建立模型。

根据这个模型，可以对信号进行时间校正，提高测量精度。

2.差分GPS：差分GPS技术是在基准站和移动站之间进行相对测量，通过对比基准站和移动站接收到的信号，进行时钟偏移校正。

这种技术能够大幅度提高GPS测量的精度。

四、电离层延迟问题电离层是GPS信号传播路径中的一个重要因素，会引起信号的延迟，从而影响测量结果。

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。

利用GPS修正电离层模型研究

ＫｅｒｓＴＥＧＰＤｏｐｅｆｅｔｙｗｏｄ：Ｃ；Ｓ；ｐｌｒｅｆｃ
ｌ引言
在ＧＳ动态测量中，Ｓ往往需要进行大尺度、ＰＧＰ
中单位面积柱体内电子个数。故ＴＣ可以通过对传Ｅ播路径上的电离层电子密度』进行积分得到：＼，
生变化，因此在ＧＰＳ卫星到地面ＧＰＳ观测站的信号
２基本模型
２１电离层单层模型．
传输路径上，同频率信号产生的不同程度的路径弯不曲主要是由电离层的色散效应引起的。２３ＧＳ信号电离层延迟修正模型．Ｐ利用法拉利旋转效应和ＴＥＣ定义［，以分别计２可］算出电离层色散效应造成的伪随机码路径弯曲（）Ａ和载波信号路径弯曲（）令ＴＣ单位为１Ｘ１Ａ，Ｅ０个电子／，率－位为ＧＨｚ则有：ｍ频厂单，
维普资讯
１６
航天电子对抗
第２３卷第５期
利用ＧＰＳ修正电离层模型研究
冉春庆，兆文，罗王文
（．军航空工程学院，东烟台２４０；．１海山６００２中国人民解放军６８０部队，南洛阳３８河
差。针对这一问题，多专家学者都指出：］许采用精度
较高的电离层模型先对观测量进行修正，进行差分再求解可以有效提高解精度。

区域电离层建模

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 。

GPS测量的主要误差源及其改正模型

多路径误差与多路径效应
在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径（Multipath）误差”。
GPS多路径效应示意图多路径效应示意图
反射信号相对于直接信号多经过的路径长度为：为： = GA OA = GA GA cos 2 z = GA (1 cos 2 z ) H H = (1 cos 2 z ) = (1 (1 2 sin 2 z )) = 2 H sin z sin z sin z 反射信号相对于直接信号的相位差θ为： 4π H sin z θ = 2π =
常用对流层延迟模型
霍普菲尔德（霍普菲尔德（Hopfield）模型：）模型：
s = s d + s w = Kd Kw + sin( E 2 + 6.25 )1 2 sin( E 2 + 2.25 )1 2 4810 P K d = 155 .2 × 10 7 × s × ( hd hs ), K w = 155 .2 × 10 7 × × es × ( hw hs ) 2 Ts Ts
卫星星历误差 IGS 精密轨道误差 <10cm，超快速轨道误差稍大于精密轨道。广播星历误差（无SA约10米) 。卫星钟的误差双差观测值可消除卫星钟差的影响。IGS精密钟差改正后的精度<0.1ns。地球自转的影响经地球自转改正，可忽略。相对论的影响经改正，可忽略。卫星天线偏差影响经改正，可忽略。
2 2
A f1 f 2 得： ρ = ρ 1 ρ 2 = 2 2 f2 f1 即： ρ = V
2 2 iono gr 2
154 2 120 2 f1 f 2 iono = V gr 2 2 154 2 f1

GPS网络RTK流动站的电离层误差改正分析

第３卷第１Ｏ期
２０１０年２月
大地测量与地球动力学
ＪＲＮＡＬＯＦＧＤＥＹＡＮＤＧＤＹＮＡＣＯＵＥＯＳＥＯＭＩＳ
Ｖｏ．０Ｎｏ１１３．
Ｆｂ．，０１ｅ２０
文章编号：６１５４（００Ｏ－０６０１７．９２２１）１５－５０
＼、●●●●●／
５５
１ＳｅｚｅｎｔｕｖｎｅｔｒｔｎＴｃｎｌｙＣｉｓＡａｅｙｏｉｃｓ）ｈｎｈｎＩｓｔｅｏＡａｃｄＩｅａｉｅｈｏｇ，ｈｎｅｃｄｍＳｅｅｉｔｆｄｎｇｏｏｅｆｃｎ
第１期
邱蕾：ＰＧＳ网络ＲＫ流动站的电离层误差改正分析Ｔ
ｌ剐舌
实现ＧＳ定位。Ｐ
因此，只有较好的内插来自法才能比较准确地内
插出流动站处的误差改正，而减少基准站与流动从
ＧＳ网络ＲＫ技术集成了计算机网络技术、ＰＴ数据库技术、线通讯技术和ＧＳ定位技术，无Ｐ主要原理是利用一定区域内，种系统误差（各电离层延迟、
ａｄＴｅＣｉｅｎｖｒｔｏｏｇＫｎ，ｈｎｈｎ５８５ｎｈｈｎｓＵｉｓｙｆＨｎ０ｇＳｅｚｅ１０５ｅｅｉ
２Ｓｅｚｅｎｅｔ‘ｉ）ｈｎｈｎＩｖｓｇｔｎ＆ＲｓｒｈＩｓｔｔ．Ｌｄ，ｈｎｈｎ５２ｉｏａｅｅｃｎｔｕ，ｔ．Ｓｅｚｅ０６ａｉｅ１８

全球卫星导航系统信号传输误差模型建立计算

全球卫星导航系统信号传输误差模型建立计算引言：随着全球卫星导航系统（GNSS）的广泛应用，信号传输误差成为影响导航精度的关键因素之一。

因此，建立适用的信号传输误差模型并进行精确计算具有重要意义。

本文将介绍全球卫星导航系统信号传输误差模型的建立和计算方法。

一、全球卫星导航系统信号传输误差的来源全球卫星导航系统信号传输误差包括多径效应、大气延迟、钟差、电离层延迟等。

这些误差源对信号传输造成衰减、延迟、非对称等影响，进而影响到定位和导航的准确性。

1. 多径效应多径效应是指导航接收机接收到多个路径上反射的信号，造成接收信号中出现多个相位，从而导致定位误差增加。

多径效应的产生与导航信号与地面建筑物、地形、水体等障碍物的反射有关。

2. 大气延迟大气延迟是由于卫星信号在穿越大气层时，受到大气介质的折射和散射而产生的延迟效应。

大气延迟的大小与卫星信号通过的大气条件、卫星高度角、方向等相关。

3. 钟差钟差是指卫星上的原子钟与地面接收机自带的原子钟之间的时间差异。

由于钟差会直接影响到导航信号的时间标定，因此它被认为是一种主要的误差源。

4. 电离层延迟电离层延迟是指卫星信号在穿越电离层时受到电离层中电子密度分布的影响，从而引起的相位和频率的变化。

电离层延迟的强度和分布受季节、太阳活动等多种因素影响。

二、全球卫星导航系统信号传输误差模型的建立为了更准确地描述全球卫星导航系统信号传输误差，研究者们通常建立各种数学模型来表示不同类型的误差源。

1. 多径效应模型多径效应模型可以通过统计分析和实测数据拟合得到。

其中代表性的模型包括理论模型和经验模型。

理论模型基于射线追踪原理，考虑了导航信号与地面障碍物间反射的物理原理；经验模型基于实际测量数据，通过拟合曲线得到多径误差的统计性质，具有较高的适用性。

2. 大气延迟模型大气延迟模型通常使用对流层模型和电离层模型进行描述。

对流层模型通常采用延迟改正系数和站间同步观测数据进行计算；电离层模型则利用国际电离层图斜晕（IGS TEC）数据，通过插值和拟合方法计算电离层延迟。

GPS导航定位原理以及定位解算算法

GPS导航定位原理以及定位解算算法全球定位系统(GPS)是英文Global Positioning System的字头缩写词的简称。

它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。

它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。

GPS用户部分的核心是GPS接收机。

其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。

其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导航数据解码等工作。

导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算，并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT（位置、速度、时间）的解算；对各精度因子(DOP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。

本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。

本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。

1地球坐标系简述要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相对于地球而言的。

因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动的坐标系、即地球坐标系作为参照系。

地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。

地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向)，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系(即指向东经90度方向)。

地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。

地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ，经度为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ，该点的高度h为该点沿椭球法线至椭球面的距离。

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

电离层延迟误差处理方法

电离层延迟误差处理方法
电离层延迟误差是GPS定位系统的一个困扰，本文将会介绍处理
该误差的方法。

电离层是地球高层大气的一部分，其中存在大量的离子和自由电子，这些离子和自由电子对GPS信号的传播会产生干扰，进而导致GPS 定位误差增加。

电离层延迟误差是造成GPS定位误差的主要因素之一。

针对电离层延迟误差的处理方法主要有以下两种：一是使用单频
码伪距观测量修正法，二是使用双频载波相位差分法。

单频码伪距观测量修正法要求在GPS定位系统中装备双频接收机，该方法需要通过精确的时钟和频率来测量电离层影响下的GPS信号延
迟误差，使得GPS接收机的精度得到提高。

同时，还需要利用GPS基
准站对测量进行数据处理，将电离层影响下的数据进行纠正，从而得
到更为精确的GPS定位结果。

双频载波相位差分法需要使用双频接收机，该方法相较于单频码
伪距观测量修正法，能够更为精确地测量电离层的影响。

该方法利用
了双频接收机能够接收L1和L2两个频段的GPS信号，在相位差分的
基础上计算出电离层误差值，并用于修正GPS定位系统。

综合来看，针对电离层延迟误差的处理方法需要考虑到GPS接收
机的类型和精度，同时还需要借助GPS基准站和更为精确的数据处理
方法来达到更高的定位精度。

在实际应用中，还可以通过设置电离层模型来降低电离层延迟误
差的影响，同时通过增加卫星数量以及改善卫星布局等手段也有助于
提高GPS定位精度。

北斗三号全球导航卫星系统全球广播电离层延迟修正模型(BDGIM)应用性能评估

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]。

GPS信号的电离层延迟误差及改正

顶角和太阳活动有规律变化（大体服从余弦定律），因而存在昼夜和季节性周期变化，白天可达２ｌ¨个／米，足以反射几兆赫的无线电波，对 ×０导航信号的延迟较小；夜间电子密度会降低一个
多量级。
二是根据电离层延迟随地方时的变化规律将晚上和白天的电离层延迟分别建模为常数和余弦波的正半部分即klobuchar模型再由导航电文提供的电离层延迟修正参数计算出延迟修正量
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中国民航飞行学院学报
１６ＪｕａｏＣｉｉＡｖａｉｎＦｌｈＵｎｖｒｉｏＣｉａｏｒｌｆｎｖｌｉｔｏｉｔｇｉｅｓｔｙｆｈｎ
部吸收，但对导航信号不产生时延。
可忽视的重大误差源。利用电离层延迟效应与信
号频率的平方反比关系，采用双频或多频组合方式可以有效地消除这种影响。对于单频实时导航定位用户而言，采用有效的电离层延迟改正模型
可以很好地削弱该误差源的影响。本文就电离层
词：全球定位系统（Ｐ）电离层延迟误差ＧＳ
文献标识码：Ａ
对定位、延迟模型改正方法，分析和比了较双频观测量和三频观测量电离层延迟误差改正方法。
双频观测量三频观测量
中图分类号：Ｖ４２３
ｌ弓ｌ言
卫星导航定位的精度和准确度，是ＧＳ测量中不Ｐ
高出地面５．ｌ００ｋ０￣０ｍ之间的大气层称为电－离层。由于太阳光的强烈辐射，电离层中的气体分子被电离，从而产生自由电子。电离层的电子密度随高度的变化而变化，这主要取决于太阳辐射的能量强度以及大气的密度。电离层分为四个层，由低向高分别称为Ｄ、ＥｌＦ层。、Ｆ和２Ｄ层：高度在６－９ｍ，白天存在（００ｋ￣电子密度约为２ｘ０个／）．１’ ５米，夜晚消失。对中、短波的传播有很大的吸收作用，特别是对中波几乎全

GPS电离层延迟误差修正中二阶项角度的分析

第５卷第８１期
２１年８月０１
电讯技术
ＴｌｃｍｍｕｉａｉｎＥｇｎｅｉｇｅｅｏｎｃｔｎｉｅｒｏｎ
Ｖ０．１Ｎ．１５ｏ８
Ａｕ．２１ｇ０１
文章编号：０１９Ｘ（０１０ —０７１０ —８３２１）８００—０５
ＡｂｔａｔＵｉｚｎｐｅ— ｆｑｅｃｂｅｖｔｎｖｌｅｔｏｒｃｅｏｄｏｄｒｆｏｏｐｅｅｄｌｒｒｉｐｏｓｒｃ：ｔｉｇｔｌ — ｒｕｎｙｏｓｒａｉａｏｃｒｔｃｎ・ｒｅｎｓｈｒｅａｅｒｓｓｒ・ｌｉｒｉｅｏｕｅｓ・ｏｉｙｏ－ｐｓｄｉｉｐｐｒＷｉｉｍｅｏｅｄｌｙｅＴｒｃｎｒａｈｍｉｉｔｒｃｌｃｕａｙ．ｈｏｅｉａｎｌｓｏｅｎｔｓａｅ．ｔｔｓｔｄｔｅａｌｓａｃｌｍｅｅ —ｓａｅａｃｒｃＴｅｒｔｌａａｉｈｈｈｈｈｏｅｌｃｙｓ
ｓｔｎｎｆＧＰｉｉｉｇｏＳ．ｏ
ＫｅｒｓＧＳ；ｏｏｐｅ；ｅａｒｏｓｒｌ—ｒｑｅｃ；ｓｃｎ — ｒｅ；ａｃｒｔｏｉｏｉｇｙｗｏｄ：Ｐｉｎｓｈｒｄｌｙｅｒｒ；ｔｐｅｆｕｎｙｅｏｄｏｒｃｕａｅｐｓｉｎｎｅｉｅｄｔ
ＧＳ电离层延迟误差修正中二阶项角度的分析Ｐ
张成义，赵威，詹煜，杨星星
（南京信息工程大学数理学院，南京２０４）１０４

基于CORS电离层延迟模型论文

基于CORS的电离层延迟模型研究摘要：随着现代gps技术的迅猛发展，电离层延迟作为影响gps 定位精度的主要因素，成为人们关注的热点。

为了消除电离层对gps 定位的影响，出现了大量的电离层延迟改正模型。

本文利用cors 所提供的gps观测数据，重点研究利用双频gps观测值提取电离层tec的原理和方法，分析和比较vtec模型和神经网络模型两种不同建模方法的精度，发现相对于传统的vtec模型，神经网络模型的改正效果更为理想。

关键字：cors 电离层延迟 vtec 神经网络中图分类号：tn711 文献标识码：a 文章编号：1．引言电离层是近地空间环境的重要组成部分，处于离地面以上约50km~1000km之间的大气层，它是由太阳高能电磁辐射、宇宙线和高能粒子作用于中性高层大气使之电离而产生的，是由电子、正离子和中性分子及原子构成的等离子体区域。

充分的认识、掌握电离层结构和活动规律，我们可以：①寻求克服电离层所造成灾害的解决途径，探求利用电离层为人类造福的方法；②保障无线电通信、广播电视、超视距雷达等系统的可靠运行；③提高测速、定位、授时、导航等系统的精度；④在一定程度上为保障航天活动的安全、开发利用空间及维护人类的生存环境提供依据。

[3] 2．cors系统对电离层研究的意义gps系统的建成与运行，以及它在全球范围内诸多领域的广泛使用，为人类对电离层的监测与认识提供了丰富的数据资源。

利用gps 研究电离层，具有许多优点：①gps卫星轨道高，能测到高于2000km 的等离子层中的那部分电子量，而以往的技术很难做到。

②gps有20多颗卫星均布天空，地球上绝大部分地区都能连续观测到4颗以上的gps卫星，利于长期连续监测电离层活动。

③目前国际人地测量协会(iag)建立的gps服务网(igs)己在全球布设200多个长期观测站，该系统还提供电离层观测的各种资料及产品，是研究电离层的宝贵资源。

④利用gps测量tec，是目前精度最高的tec测量手段。

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 。

单频GPS接收机的电离层延迟改正模型研究

第３卷第２２期
２２年４月ｌ０
大地测量与地球动力学
ＪＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＯＤＥＹＳＡＮＤＧＤＹＮＡＭＩＳＥＯＣ
Ｖ０＿２Ｎｏ２１３．
Ａｐ．，０１ｒ２２
文章编号：６１５４（０２０－０９０１７－２２１）２０６－５９
第期张勇等单频接收机的电离层延迟改正模型研究首先对要处理的数据每年每隔天的全天实测数据进行预处理剔掉质量差的观测值以双频改正模型计算出的电离层延迟量为实测值分别采用不同模型计算出的电离层延迟量作为模型值计算实测值与模型值较差及均方根误差其计算公式为槡式中实测模型实测模型分别表示第颗卫星第个历元实测电离层延迟量组合和模型求得的延迟量为该颗卫星的历元数
单频ＧＰＳ接收机的电离层延迟改正模型研究
张勇 ’ 张斌，
，）１中国长江三峡集团公司向家坝工程建设部，宜宾
马能武 ’
６４０４６０＼
＼）２长江勘测规划设计研究院长江空间信息技术工程有限公司（武汉）武汉４００／，３１０摘要针对单频ＧＳＰ接收机受电离层影响较大的特点，利用ＧＳ实测数据，Ｐ比较研究了Ｋｏｕｈｒｌｃａ模型、ｂ
ＯＮｏＤＥＬＳｏＦｏＮｏＳＰＨＥＲＩＤＥＬＡＹＭＩＣＣＯＲＲＥＣＥＩＧＰＶＥＲ
ＺａｇＹｏｇ．ａｇＢｉａｎｗｕｈｎｎＺｈｎｎ ’ ｎｄＭａＮｅｇ
系统广播电离层模型（ｅｕｃ）ＮＱｉｋ以及由中国科学院
测量与地球物理研究所提出的ＩＧＨ模型．。本ＧＳ４Ｊ文将采用中国及邻区ＩＳ观测站ＧＳ实测数据准ＧＰ

对流层延迟改正模型对GPS数据处理的影响分析

率与电磁波的频率有关，以利用ＧＳ双频接收机准可Ｐ
ｅ一（ｈ）
确的计算出其信号在电离层中的传播延迟，从而达到消除电离层折射影响的目的。而对流层为非弥散介质，ＧＳ对Ｐ信号产生的影响是非色散性折射，即传播的路径不是直线，且传播速度发生变化，折射率与电磁波的频率或波长无关，只与传播速度有关，所以不能用双频观测值来消除对流层延迟。
ＡＳ＝ＡＳ＋ＡＳｄ
影响ＧＳ定位的误差有很多，卫星钟差，道Ｐ如轨
误差，多路径效应，天线相位中心偏差等，中，其与信号传播有关的大气折射误差是ＧＳ精密定位测量的主Ｐ
要误差源之一。ＧＳ信号在大气中传播会受到电离层Ｐ
绍：ｏｆｌＨｐｅｉｄ模型和Ｓａｔｏｎｎ模型。ａｓｍｉｅａ
和普及到国民经济、国防建设和人们的日常生活之中，
同时用户对ＧＳ的定位质量也提出了更高的要求，Ｐ主要表现在精密定位精度要求和快速实时定位（问要时
收稿日期：０００－１２１－１一９
ｓｎｉＥ＋
ａ，
ｔｎ＋ａＥ
：一
ｓｎ＋ａｉ
式中Ｅ为高度角，、ａ为气温、ａａ、气压和水汽
的表达式。
作者简介：立（９５）爿，卢１８一，助理程师，主要从事城市基础测绘工作。
求）两方面。
２１简化的Ｈｐｉｄ模型．ｏｆｌｅＨｐｅｏｆｌ型是用全球气象探测资料进行分析，ｉｄ模在该模型中大气层仅分为对流层和电离层两层。在对

单频GPS接收机电离层延迟改正

果，制了全球参考电离层（Ｒ）型。ＩＩ编ＩＩ模Ｒ模型基于地面、星和火箭的探测资料而建卫
Ｋｏｕｈｒｌｃａ电离层模型是基于Ｂｎ电离ｂｅｔ
为尽可能的降低电离层延迟对定位结果的影响，内外众多的科技工作者做了大量卓有国成效的研究工作。目前，正电离层延迟影修响，建合适的电离层改正模型是常用的方构
法之一。常见的两种电离层经验模型有Ｋｏｌ—
大气层。受太阳辐射作用，电离层中的物质
以正离子和自由电子的形式存在，而导致从
电离层对通过其的电磁波信号产生折射作
３・３
维普资讯
展出了几种不同的电离层模型。不同模型的精度以及计算的复杂程度不同，决定了它也
们应用的广泛性受到不同的限制。本文主要
研究了两种常用的电离层经验模型。
处是电离层延迟改正精度有限，用的空间适范围限定在中纬度地区。在高纬和低纬赤道
地区，由于电离层变化活动剧烈，该模型不能有效反映电离层的真实状况。
ｎ＝１土４２０．８Ｎ
－－－
ｂｃａ模型和全球参考电离层（Ｒ）型。ｕｈｒＩＩ模
上述两种不同模型的输人参数个数、计算复杂程度以及计算的精度不尽相同。采用哪种合适的电离层模型修正电离层延迟影响，取决于ＧＳ用户所处的观测环境以及定位方Ｐ式。本文首先对上述两种电离层模型做了简要的回顾，比较分析了各个模型的特点，后然

克罗布歇模型名词解释

克罗布歇模型名词解释
Klobuchar模型：GPS载波经过电离层的过程是很复杂的，这其中影响因素很多，如大地经纬度、卫星数目、卫星轨道及其运行状态、测区高程、测区气象条件、施测时段、卫星播发信息、信号传播和数据处理的物理延迟、太阳活动和其他各种不确定因素等。

因此建立其改正模型也就不很精确了，其改正模型和改正效果如图5示。

由图5可知，电离层延迟改正越好，其改正模型的复杂程度就会越大，而一般在中等复杂程度的改正模型对电离层的改正能达到75%左右，这是比较可行和有实用效果的，下面所要讲述的克罗布歇也就达到了这个图示的显现，因此是被大多数单频用户所采用的。

这种模型是把白天的电离层延迟看成是余弦波中正的部分，而把晚上的电离延迟看成是一个常数。

如图6所示：。