卫星导航中电离层时延改正技术

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基于北斗GEO的电离层延迟修正方法比较与分析

第 43卷第 2 期 2018 年 4 月
doi：10. 13442/j. gnss. 1008-9268. 2018. 02. 006
全球定位系统
G N SS W o rld o f C hina
Vol. 4 3 ，No. 2 A p r i l ，2 0 1 8
基于北斗 GEO的电离层延迟修正方法比较与分析
8 2 . 1 1 % ，比 K l o b u c h a r 模型计算值高 9. 4 8 % .
关键词：北斗卫星导航系统；电离层延迟；K l o b u c h a r 模型；双频观测值
中图分类号：P 2 2 8 . 4
文献标志码：A
文章编号：1008-9268(2018)02-0033-07
S c h a e r 利用事后的欧洲定轨道中心（C O D E ) 全球格网模型对 K l o b u c h a r 模型参数进行优化，并给出预报的广播模型参数 [s]。基于不同频率载波信号穿过电离层时产生的延迟量不同的原理，双频改正法利用双频伪距或载波相位观测量修正电离层误差，在全球范围内也得到广泛使用[7]。为对比两种方法在特定区域的修正效果，为天津地区提供有效的区域电离层误差修正方案，利用接收机采集到的卫星导航实测数据对两种方法进行分析计算，并以 I G S 发布的电离层格网数据为参考值对两种方法得到的结果对比分析。
〇引言
目前，全球导航定位技术迅速发展，我国的北斗卫星导航系统也已经按计划进人第三阶段的组网建设。为提高导航定位精度，需要减少或消除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 [1]。当前，各卫星导航系统和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，应用较为广泛的有双频改正法、电离层模型法和格网改正法 [2]。北斗卫星导航系统和全球定位系统（G P S ) 采用在长期观测数据基础上形成的经验模型 Klobuchar模型来修正电离层延迟误差，从大尺度上保证了电离层预报的可靠性，在中纬度地区的改正效果一般在6 0 % 左右[3]。国内外众多学者在这方面进行了探讨与研究:霍星亮在其博士论文中提到基于长时间序列的电离层球谐函数系数与快速傅里叶变换法得到的广播电离层模型M ;章红平等提出的改进的Klobuchar模型，它是在原有8 参数的基础上，顾及初始相位和夜间平场的 1 4 参数广播模型[3];李维鹏等利用松她搜索方法来精化 Klobuchar模型的参数 [5];

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。

GPS定位系统误差校正技术及精度

GPS定位系统误差校正技术及精度GPS定位系统是一种全球性的卫星定位系统，广泛应用于航空航天、交通、电信、测绘等领域。

然而，由于各种原因，GPS定位系统存在一定的误差，因此需要进行误差校正以提高其精度。

误差校正是通过对GPS信号中的误差进行测量和分析，然后对定位结果进行修正的过程。

根据GPS定位系统的误差来源，可以将误差分为两类：系统误差和随机误差。

系统误差主要是由卫星时钟不精确、电离层延迟和大气延迟等因素引起的。

对于系统误差，常用的校正技术有卫星时钟校正、电离层和大气延迟模型校正等。

卫星时钟校正是通过对GPS卫星上的原子钟进行精密测量，得到它们与标准原子钟之间的时间误差，并将这些误差传送到接收机，从而校正接收机上的卫星钟偏差。

这样可以有效减小由于卫星时钟不精确引起的系统误差，提高定位精度。

电离层延迟是指GPS信号在穿过电离层时，由于电离层的电子密度分布不均匀，造成信号传播速度的变化，从而引起定位误差。

为了校正电离层延迟，一种常用的技术是双频观测与组合，即利用接收机同时接收L1和L2频率的信号，并对其进行组合处理。

通过计算两个频率之间的差异，可以得到电离层延迟的近似值，然后根据模型进行误差校正。

大气延迟是指GPS信号在穿过大气层时，由于大气密度的变化而引起的信号传播速度的变化。

为了校正大气延迟，一种常用的技术是差分定位技术。

差分定位技术需要设置参考站和用户站，通过比较参考站和用户站接收到的GPS信号，测量出它们之间的差异。

这些差异就反映了大气延迟对定位的影响，从而可以进行相应的校正。

随机误差主要是由于多路径效应、接收机噪声和多普勒效应等因素引起的。

对于随机误差，常用的校正技术有滤波器、克拉姆-拉勒伯（Kalman Filter）滤波和差分定位技术。

滤波器可以通过对GPS信号进行滤波和平滑处理，减小多路径效应和接收机噪声带来的误差。

常用的滤波器包括卡尔曼滤波器、无源滤波器等。

克拉姆-拉勒伯（Kalman Filter）滤波是一种递归滤波器，可以根据已知的过去状态和观测值来预测当前状态，并用于误差校正。

卫星导航中的电离层时延改正技术分析

卫星导航中的电离层时延改正技术分析作者：徐波赵国剑来源：《中国科技博览》2012年第20期[摘要]：电离层延迟是各类卫星导航定位系统中的最重要最棘手误差源之一。

本文对两个观测站同时观测、利用网格修正以及Klobuchar模型修正等方法进行了论述。

[关键词]：卫星导航电离层延迟网格修正 Klobuchar模型中图分类号：TD172+.1 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X（2012）20- 0247-01一、引言随着通讯技术、计算机技术、信息论及航天与空间技术的迅猛发展，卫星导航技术也日新月异，越来越多的工程领域（通讯、导航、侦察、监视和地球观测等）都离不开导航技术的支持。

当前，美国正在设计试验新的第2代工作卫星改进系统；俄罗斯也实施“恢复GLONASS”计划；欧洲也紧锣密鼓地发展以军民共用的GALIEO欧洲卫星导航服务系统（ESNS，European satellite navigation service system）。

星导航技术的出现和发展，是21世纪工程进展中一项重大技术变革，推动了世界政治、经济、军事和科学的发展。

我国新一代卫星导航系统，将为国防和国民经济建设许多领域的发展，起到巨大的推动作用。

电离层延迟是各类卫星导航定位系统中的最重要最棘手误差源之一。

与GPS及即将建成的GALILEO等国际上的GNSS系统一样，我国新一代卫星导航系统，也必须有效修正或削弱卫星信号的电离层延迟影响。

电离层延迟及GNSS卫星频率间偏差估计信息，是GNSS导航系统必须提供的四类改正信息中的两种。

它们能否有效修正，是我国新一代卫星导航系统能否有效发挥作用、能否在未来军民两个市场的竞争上取得优势地位的决定性因素之一。

电离层延迟的基本原因是电磁波在电离层的传播速度与频率有关，电离层对无线电信号产生的延迟Tmin（f）与载波频率、信号传播路径和电离层穿刺点的垂向电离层电子浓度总含量（TEC）值的关系可表示为：（1）公式中K为电离层比例系数，为用户与卫星间电波射线路径与电离层穿刺点的垂直电子浓度，f为无线电信号工作频率[2]，δ为电磁波射线路径与电离层穿刺点的倾角。

三种电离层延迟多频修正算法的比较

1 引言
电离层延迟是卫星导航系统测量中最主要的误差源之一。从天顶到地平 , 电离层引起的测距误差 , 可从 5m到 150m。单频接收机中通常用模型法修正电离层延迟 , 大多数单频用户采用的 K l o b u c h a r 模型对电离层的修正最多能达到 75%左右 , 这对定位精度要求较高的场合是远远不够的。电离层是一种色散介质 , 折射率是工作频率的函数 , 为了满足高精度用户的需求 , 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。近年来 , G P S 现代化、 G a l i l e o 等多频卫星测距系统的建设使双频、三频等多频电离层延迟修正算法成为研究的热点。通常认为电离层延迟多频修正中 , 观测伪距的频点数越多、频点值间隔越大修正的精度越高。实际上由于多频观测数据必须通过形成电离层无关线性组合观测修正电离层的影响 , 这在削弱电离层延迟影响的同时放大了观测噪声等伪距误差的影响 , 而不同频点的信号频率带宽或调制体制的不同使得观测伪距精度并非完全一致。可见 , 多频电离层延迟修正的精度不仅取决于观测量的频点数和频点值间隔 , 还与伪距精度、采用的修正方法以及电离层高阶项延迟量等因素的影响有关。本文在分析电离层对测距影响的基础上 , 对电离层延迟双频修正、三频一阶修正和三频二阶修正三种多频修正算法进行了比较 , 以建设中的 G a l i l e o 卫星导航定位系统为例 , 讨论了观测噪声在三种多频电离层延迟修正中的影响 , 分析了不同条件下利用多频观测数据进行电离层延迟修正的最佳修正算法和最佳频率组合 , 为 G a l i l e o 等卫星导航系统多频接收机设计中频点选择和电离层修正算法提供了可行的分析方法。源自3 三种电离层延迟多频修正算法

卫星导航系统的误差分析和矫正技术

卫星导航系统的误差分析和矫正技术卫星导航技术可以说是信息时代中最重要的技术之一，它极大的影响了人类社会的许多方面。

GPS(Global Positioning System)卫星导航系统是全球范围内最为广泛使用的卫星导航系统之一，它被广泛应用于汽车导航、航海、军事、航空和石油勘探等领域。

然而，GPS系统并非完美无缺，其误差来自多方面，因此误差分析和矫正技术是至关重要的。

一、GPS误差来源GPS包括空间段和用户段两大部分，误差来源也分为空间段和用户段两类。

1.空间段误差（1）卫星轨道误差由于GPS卫星在轨道上含有不等大小的偏差，轨道参数不是完全精确的，因此卫星讯径的误差会对用户位置解算结果产生一定的影响。

（2）卫星钟差误差卫星钟的精度对GPS定位的影响也非常大。

卫星内部发生的微小摄动、温度变化和衰变等因素都会影响卫星钟的精度，导致GPS的误差。

2.用户段误差（1）电离层误差地球上的电离层是由于太阳辐射所激发的电离化气体层，这层大气对卫星信号传递的影响极大，对GPS定位精度影响较大。

（2）大气延迟误差细分为快速和慢速大气延迟误差，主要因为大气介质对GPS信号具有不同的传输特性，这种误差主要由各自设置的卫星轨道、时间信息实现矫正。

（3）信号多径误差信号多径效应指的是GPS接收器从多条径线接收同一信号所产生的误差，这种误差通常会与反射面有关，因此高楼、山谷等区域的多路径效应将会更加严重。

二、GPS误差分析误差分析是确定卫星导航系统精度和性能限制的重要方法。

通常，误差分析主要有以下三个步骤：1.卫星轨道的误差分析通过收集GPS卫星的实际运行数据和模拟数据等数据来分析和评估卫星轨道的误差。

2.用户端误差分析比较常用的方法是通过实测精度与原理误差之间的比较来评估GPS测量系统的性能。

3.误差来源分析系统接收的信号来自多个来源，用于定位的测量数据包括多种误差。

因此，为了正确识别GPS测量系统的误差来源，需要使用数据处理和优化技术分析卫星导航信号产生的误差源，例如，BP神经网络、定位方程、贝叶斯网络等。

卫星导航系统的误差分析及其纠正方法

卫星导航系统的误差分析及其纠正方法卫星导航系统是现代化的导航方式之一，已成为人们旅行、航空、海洋、地质勘探等领域中必不可少的工具之一。

但是，由于各种外在因素的影响，卫星导航系统的精度不可避免地会受到误差的干扰，从而影响到实际使用效果。

因此，本文将针对卫星导航系统的误差分析及其纠正方法进行探讨。

误差来源卫星导航系统的误差来源主要有以下几种：1.天气因素：天气条件的变化，如雷暴、降雨等，会对信号传输造成干扰，导致误差出现。

2.电离层：电离层会对信号产生折射、延迟等影响，从而影响卫星导航系统的精度。

3.卫星轨道误差：卫星轨道的非理想性和不稳定性会使得卫星发射的信号的时间和位置出现误差。

4.接收机性能问题：接收机的性能问题也会影响卫星导航系统的精度。

接收机信噪比的大小，接收机灵敏度等问题都可能产生误差。

误差分析为了消除误差对卫星导航系统的影响，需要对误差进行分析。

对于卫星导航系统而言，误差分析主要分为两个方面：一是对误差进行分析，二是根据误差分析结果采取相应的纠正措施。

误差分析的第一步就是对误差进行排查。

根据误差来源的不同，采用不同的方法进行分析。

对于电离层误差，可以利用多路径组合技术进行处理。

对于卫星轨道误差，可以利用多源数据融合方法进行处理。

对于接收机性能问题，可以采用时差差分技术或载波相位差分技术进行处理。

误差纠正误差纠正方法可以大致分为两类。

一类是通过信息处理技术对误差进行纠正，例如利用多路径组合技术降低电离层误差、利用多源数据融合方法降低卫星轨道误差等。

另一类是通过通信技术对误差进行纠正，例如利用差分定位技术对接收机性能问题进行纠正。

差分定位技术是最为常见的一种误差纠正技术。

它可以通过在同一时刻同时接收多个卫星信号，然后将它们之间的差异作为误差的补偿，从而提高卫星导航系统的定位精度。

差分定位技术的准确性取决于差分基线的长度和稳定性。

如果差分基线长度较短，误差的补偿也相对较小。

但如果差分基线长度过长，则信号会受到多路径影响，从而导致误差更大。

卫星通信受电离层的影响与改善方法

中山大学硕士学位论文卫星通信受电离层的影响与改善方法姓名：张啸飞申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：龙云亮20061108拟调制方式有线性调制——双边带调幅（ＡＭ）、抑制载波双边带调幅（ＤＳＢ．ＳＣ）、单边带调幅（ＳＳＢ），还有模拟角调制——分为调频（ＦＭ）和调相（ＰＭ），ＦＭ为最常用的卫星模拟调制方式．十年前ＦＭ模拟电视传输还占有很大的市场份额。

随着微电子技术、视音频压缩技术、数据流压缩技术、纠错技术、调制技术的发展，模拟调制节省带宽的优势已经变成了明显的劣势，而抗干扰方面更无法与数字调制相比拟，因此渐渐被数字调制所取代。

要使用数字调制，必须保证基带信号为数字信号，如果信号源是模拟信号，则要先进行抽样和量化实现Ａ／Ｄ转换，再经编码压缩后，方可进行数字调制。

数字基带信号必须经过调制进行Ｄ／Ａ转换才能在带宽受限的卫星信道中传送，基本数字调制方式有幅移键控（ＡＳＫ）、频移键控（ＦＳＫ）和相移监控（ＰＳＫ）三种。

在恒参条件下，ＰＳＫ不仅更能有效地利用信道频带，而且有较高的抗噪声干扰能力，因此现在ＩＮＴＥＬＳＡＴ在ＳＣＰＣ、ＴＤＭＡ、ＩＤＲ等卫星通信系统中都广泛使用ＱＰＳＫ调制技术。

ＱＰＳＫ信号的解调方式有两种：相干解调和非相干解调，相干解调性能较好，在卫星通信中应用更为普遍。

下一代数字卫星广播ＤＶＢ．Ｓ２标准还将使用更节省带宽的８ＰＳＫ和１６ＱＡＭ技术，其有效性（相同带宽可传输的比特率）分别接近ＱＰＳＫ的１．５和２倍，即在传输相同比特率下只需要ＱＰＳＫ的约７０％和５０％的带宽，但它们的误码性能不及ＱＰＳＫ好，８ＰＳＫ是当前比较合适的平衡点，已经在部分高清晰度电视（ＨＤＴＶ）卫星广播中使用；另外，使用修正恒模（ＭＣＭＡ）等算法来修正相位失真可有效降低ＰＳＫ解调的误码率，从而提高相位调制解调在电离层等原因导致的电波相位失真情形下的抗干扰能力，如图１．３所示，Ｔａｎｄｂｅｒｇ解码器使用的ＰｒｅｋｏｒＤｙｎａｍｉｅＰｒｅ．ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（动态预纠错）技术处理失真的］６ＱＡＭ信号的星座图，可见该技术能够有效修正数字相幅调制解调的相位和幅度失真。

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。

消除电离层误差的方法

消除电离层误差的方法
电离层误差是卫星导航系统中常见的问题，由于电离层对卫星信号的传播和接收产生干扰，导致定位误差增大。

消除电离层误差的方法主要有以下几种：
1.差分GPS技术。

差分GPS技术是利用接收到的两个或多个卫星信号之间的差异来消除电离层误差。

通过比较两个接收器的信号，可以消除电离层引起的误差。

2.模型修正法。

模型修正法是指通过建立电离层模型来对卫星信号进行修正。

该方法需要对电离层的时空变化进行建模，以便在接收机端进行修正。

3.实时大气学方法。

实时大气学方法是指通过分析接收到的卫星信号，结合气象数据和地球物理学模型，对电离层误差进行实时修正。

4.多路径效应抑制技术。

多路径效应抑制技术是指通过使用多个天线或接收器，对卫星信号进行多路径抑制，从而减少电离层误差的影响。

综上所述，消除电离层误差的方法多种多样，选择合适的方法可以有效地提高卫星导航系统的定位精度和可靠性。

- 1 -。

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

GPS论文关于电离层改正

[1]
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。
地球科学与工程学院测绘工程系
2.2 双频改正法的过程利用调制在载波 L1 上的测距码可以求得电磁波从卫星到接收机的准确距离：
S 1 1 4 0 .2 8 T E C / f 1 （其中 TEC 代表电子密度）同理可以得到 L 2 载波上测距码测得的，
地球科学与工程学院测绘工程系
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：P2
S
S
2 T
( t 1 4 ) 为相位差，T 为一天 24 小时，t 是观测时刻穿刺点的地方时。
该模型简单，方便，快捷。适用于单频 GPS 接收机实施快速定位进行的电离层延迟改正。缺点就是精度有限而且只适用于中纬度（电离层变化较为稳定）地区。
4 差分改正法
电离层延迟在短距离内具有良好的相关性，所以可以用差分定位的原理来进行延迟误差的消解——用户在短基线上进行修正电离层误差或在基准站附近进行差分修正时，可获得比
地球科学与工程学院测绘工程系

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
维普资讯
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

gnss电离层观测技术及反演方法

gnss电离层观测技术及反演方法大家好，今天我要给大家聊聊一个非常神奇的话题：GNSS电离层观测技术及反演方法。

我们要知道什么是GNSS,它其实就是全球导航卫星系统，包括美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗等等。

这些卫星可以帮我们定位、导航，甚至还可以测高程呢！那么，接下来我们就要进入正题了：GNSS电离层观测技术及反演方法。

这个话题听起来有点高深，其实它就是研究如何利用GNSS信号在电离层中进行测量和分析的技术。

而反演方法，就是根据这些测量数据，还原出电离层的物理特性，比如电场、磁场等等。

那么，为什么我们要研究这个技术呢？原因有很多，其中一个重要的原因是：随着科技的发展，我们对地球的认识越来越深入，但是对于地球内部的结构和性质还有很多未知之处。

而电离层作为地球大气层的一部分，对于通信、导航等方面都有很大的影响。

因此，研究电离层的特性和变化规律，可以帮助我们更好地理解地球的运行规律，为人类的科技发展提供更多的支持。

现在，让我们来详细探讨一下这个话题吧！我们需要了解一下什么是电离层。

简单来说，电离层就是位于地球大气层中的一层区域，它的密度比较低，大约是10^-9米每立方米左右。

在这个区域里，气体分子被太阳辐射电离成了带电粒子和自由电子，形成了一个类似于导体的状态。

这就意味着，电离层中的电流可以通过自由电子来传递，从而影响到地球上的无线电波传播。

那么，如何利用GNSS信号来观测电离层呢？这就需要用到一种叫做“电离层模型”的东西。

简单来说，电离层模型就是用来描述电离层物理特性的一种数学模型。

通过这个模型，我们可以根据观测到的GNSS信号强度、频率等信息，来推算出电离层的参数，比如电场强度、磁场方向等等。

当然啦，由于电离层的特性非常复杂，而且受到很多因素的影响(比如太阳活动、地磁活动等等),所以要建立一个准确的电离层模型并不容易。

但是随着科技的发展，我们已经有了很多先进的方法和技术来解决这个问题。

使用GNSS进行测绘的误差与校正方法

使用GNSS进行测绘的误差与校正方法使用GNSS（全球导航卫星系统）进行测绘是现代测绘工程中广泛应用的一种方法。

它利用卫星信号来测量地球上任意位置的准确坐标，具有高精度、高效率和高可靠性的特点。

然而，由于各种因素的影响，GNSS测量中常常存在误差，因此需要采取一定的校正方法来提高测绘精度。

首先，我们来了解一下GNSS测绘中可能存在的误差来源。

GNSS信号传播中主要受到电离层延迟、大气延迟、多路径效应、钟差和接收机误差等因素的影响。

其中，电离层延迟是由于电离层中的自由电子对信号产生的延迟；大气延迟是指信号在穿过大气层时由于大气密度和湿度的变化所引起的延迟；多路径效应是指信号在传播过程中反射、折射和散射等引起的多余路径，导致接收到的信号与原始信号存在差异；钟差是指卫星和接收机的时间计量上的误差；接收机误差包括接收机硬件和信号处理算法等方面的误差。

针对这些误差，校正方法主要包括建立数学模型、差分定位和多路径改善等。

首先，建立数学模型是一种常用的误差校正方法。

在GNSS测绘中，我们可以通过建立电离层延迟和大气延迟等误差的数学模型，对测量结果进行修正。

例如，通过GNSS观测数据与多个电离层模型相结合，可以估计出电离层延迟的影响，并进行相应的校正。

同时，通过气象数据获取大气延迟的参数，结合GNSS观测数据进行修正，以提高测绘精度。

其次，差分定位是一种有效的误差校正方法。

差分定位通过利用两个或多个接收机之间的相对测量差异，对其进行比较和校正。

在差分定位中，除基准接收机外，其他接收机被称为流动站。

基准接收机通过接收卫星信号并进行处理，得出准确的测量结果，然后将结果通过无线电或数据链传输给流动站进行校正。

通过这种差分定位的方法，可以消除大部分接收机和信号传播误差，提高测绘精度。

此外，还有实时差分定位和后处理差分定位等不同的差分定位方法，可根据具体情况选择使用。

最后，多路径改善是针对GNSS测绘中存在的多路径效应进行校正的方法。

gnss电离层观测技术及反演方法

gnss电离层观测技术及反演方法大家好，今天我要给大家聊聊一个非常神奇的话题：GNSS电离层观测技术及反演方法。

你们知道吗？这个话题可是涉及到了我们日常生活中离不开的导航系统哦！那么，让我们一起来看看吧！我们来了解一下什么是GNSS电离层观测技术。

简单来说，就是通过卫星发射的信号，测量地球大气层中的电离层参数，从而实现精确的定位和导航。

听起来很高大上吧？其实呢，这个技术就像是我们手机上的GPS一样，只不过它更加精确、更加稳定罢了。

接下来，我们再来聊一聊GNSS电离层观测技术的反演方法。

所谓反演方法，就是根据观测数据，计算出电离层的各项参数。

这个过程可不是简单的加减乘除哦，而是需要运用到很多复杂的数学公式和算法。

不过，别担心，虽然看起来有点难懂，但是只要我们用心去学，一定能够掌握的！那么，GNSS电离层观测技术及反演方法有哪些应用呢？其实呀，它的应用范围非常广泛。

比如说，我们可以用它来进行航空、航天、海洋等领域的研究；还可以用来监测地震、火山爆发等自然灾害；甚至还可以用来预测天气、气候变化等气象现象。

这个技术真的是非常神奇啊！当然啦，GNSS电离层观测技术及反演方法也存在一些问题和挑战。

比如说，由于电离层的复杂性，观测数据的准确性往往受到影响；由于卫星信号的传播特性，观测数据可能会受到噪声干扰等等。

但是，这些问题并不会阻挡我们继续探索和发展这个技术。

相信在不久的将来，我们一定能够克服这些困难，让GNSS电离层观测技术及反演方法发挥出更大的作用！好了，今天的分享就到这里啦！希望对大家有所帮助。

如果你们还有什么问题或者想法，欢迎在评论区留言哦！最后呢，祝大家学习愉快、生活幸福！咱们下期再见啦！。

电离层效应的距离偏差及其改正误差──GNSS导航定位误差之三

（3）F1 区，其高度为 140 ～ 210km。F1 区和 E 区的共同影响，约占 GNSS 信号电离层时延影响的 10%。
（4）F2 区，其高度为 210 ～ 1，000km。该区主要是 250 至 400km 高度处中性大气的主要组成成分── 原子氧电离而产生的。F2 区，不仅电子密度最大，而且电子密度的变化也最大。它是对 GNSS 信号产生最大时延影响的区域。F2 区的电子密度峰值的高度，一般在 250 ～ 400km 之间；但在极端条件下，又可能远高于或略低于这个高度。
地磁场中，一个电子的回旋频率 fH ≈ .59MHz；fp 为等离子体频率，它是自由电子从离子中分离并进行自由运动时，使电中性的等离子体平板产生振荡的特征频率。在电离层中，若 Ne 为 1012/m3 时，等离子体频率 fp ≈ .9MHz。因此，对 GPS 信号的载波频率（fL1， fL2）而言，（fp/f）分别为 5.65×10-3 和 7.25×10-3 ；而（fH/f）分别为 3.75×10-4 和 4.81×10-4。式（1）中的 X、YT、YL 均远小于 1。
（School ofGeodesy and Geomatics，Wuhan University，Wuhan，430079）
Abstract ：In this paper，the influence ofionospheric effect on GNSS satellite navigation/ positioning is summarized. Taking GPS satellite navigation/positioning as an example，the distance biars and its correction error ofionospheric effect are discussed，and the concrete example