探索性GPS 全球电离层TEC 数据分析

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用GPS观测数据探测日本9.0级地震的电离层异常

ｗａｎｅｐｉｉｉｎｓｅｃｄｓｕｂｎｃｈｅｏｎｎｏｈａａｙａａｙｉｇａｏａｉｇｔｅｃｍｐｔｔｎｌｒ — ｓａｘｌｔｏｏｐｈｒｉｔｒａｅｐｎｍｅｏｎｔｔｄｙｂｎｌｚｎｎｄｃｍｐｒｎｈｏｕａｉａｅｃｉｏ
１引言
地震是带有突发性且破坏性最大的自然洲三次地震前吴
的垂向ＴＣ（ＴＣ）行调查，现在震前十天内ＥＶＥ进发
孕震区上空的ＶＥＴＣ出现了明显异常扰动。
Ｌｈｉ，ａＣａｇｈｎｎｕＫｉｉｉｉａＣｉｈｎｓｅｇａｄＦａｎＳｊｂ
（ｅａｔｅｔｆＧｏａｉｎｉｅｒｇＣｎｒｌｏｔＵｉｒｔ，ｈｎｓａ４０８）ＤｐｒｎｅｍｔｓＥｇｎｅｎ，ｅｔｕｈｎｖｓｙＣａｇｈ１０３ｍｏｃｉａＳｅｉＡｂｓｒｃＢｓ０ｔｅｄｔｆｍｔｒＧｔｔｎｏａｄｉｔｅａｅｆｗ．即ａｅｅｅｒｑａｅｈｔａｔｙｕｅｆｈａａｒｅＩＳｓｉｓｌｔｎｈｒａ０９０Ｊｎｓａｔｕｋ，ｔｅｏｈｅａｏｃｅｈｔａｉｎｓｈｒｌｔｎｃｃｎｅｔ（Ｅ）ｖｌｅｕａｓｅｒｎｆｒｈａｔｑａｅｗｒｂａｎｄＴｅｅｏｌｏｏｐｅｉｅｅｒｉｏｔｔｃｃｏｎＴＣａｕｓｉｆｒｙｆｅａｄａｅｅｅｒｕｋｅｅｏｔｉｅ．ｈｒｎｏｄｂｏｔｔｈ

GPS观测软件的实现和厦门地区电离层TEC初探的开题报告

GPS观测软件的实现和厦门地区电离层TEC初探的开题报
告
（1）背景
随着卫星导航技术的发展，地球上的定位精度也越来越高。

其中，GPS全球定位系统是最为常见的卫星导航系统之一，具有信号稳定、定位精度高等特点。

同时，地球大气中的电离层对GPS信号的传播产生影响，其中电离层总电子含量（Total Electron Content，TEC）作为一种重要的电离层参数，对GPS信号的传播有着重要的影响。

因此，对GPS信号进行观测和分析，可以更加深入地了解电离层的特性和变化规律。

（2）研究内容和方法
本文主要通过构建GPS观测软件，获取GPS卫星信号的数据，并对厦门地区电离层TEC的变化进行初步探究。

具体方法如下：
1.设计并编写GPS观测软件，利用GPS接收机采集卫星的信号数据，并进行预处理，得到卫星信号的接收时间、电离层的TEC值等数据。

2.利用MATLAB等软件对GPS信号进行进一步处理和分析，包括对卫星信号的速度、方位角等参数的计算，对电离层TEC值的统计和分析等。

3.通过对厦门地区一段时间内的GPS信号观测数据进行分析，初步探究该地区电离层的变化规律，包括电离层TEC值的季节性变化、日变化等情况。

（3）预期成果和意义
本文预期实现了GPS观测软件，并对厦门地区电离层TEC进行初步分析。

通过对GPS信号的观测和分析，可以更加深入地了解电离层的特性和变化规律，对于地球物理学研究、电离层探测等领域都具有重要的意义。

全球电离层地图TEC数据的插值算法

0254-6124/2021/41(3)-411-06 Chin. J. Space Sci.空间科学学报Q U Renchao, M I A O Hongli, G O U Ruikun, M A O Peng. Interpolation algorithm of global ionospheric m a p product T E C (in Chinese). Chin. J. Space Sci., 2021, 41(3): 411-416. D01:10.11728/cjss2021.03.411全球电离层地图T E C数据的插值算法+曲仁超苗洪利苟瑞锟毛鹏(中国海洋大学信息科学与工程学院青岛266100)条商要由I G S工作组提供的全球电离层地图（G I M)是电离层重要的应用数据.卫星高度计能够提供全球实时的电离层延迟误差校正.利用G I M数据.以J a s o n-3时空分辨率进行电离层总电子含fi (T E C)的时间维度插值和空间维度插值，其中空间维度插值采用了K r i g i n g插值和双线性插值两种方法.计对两种插值方法得到的总电子含量，与平滑处理的Jason-3 高度计cycle80双频延迟校正值转化的总电子含量进行对比分析.结果显示：其与K r i g i n g插值的平均偏差为0.94T E C U，均方根误差为2.73T E C U，相关系数为0.91;与双线性插值的平均偏差为1.43T E C U，均方根误差为6.85T E C U，相关系数为0.61.这说明K r i g i n g插值方法的精度明显高于双线性插值方法.关键词全球电离层地图，高度计，时间插值，K r i g i n g插值.双线性插值中图分类号P353In te rp o la tio n A lg o rith m of G lo b al Io n o sp h e ricM ap P ro d u c t T E CQU Renchao MIAO Hongli GOU Ruikun MAO Peng(College of Information Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao266100)A b s t r a c t G l o b a l Ionospheric M a p (G I M) is a n i m p o r t a n t ionospheric d a t a p r o d u c t p r o v i d e d b y theI G S w o r k i n g group, w h i c h c a n provide global real-time ionospheric delay error correction for satellitealtimeters. In this study, t e m p o r a l a n d spatial interpolation of Total Electron C o n t e n t(T E C) that derived f r o m G I M d a t a p r o d u c t s w a s p e rformed, w i t h the t e m p o r a l a n d spatial resolution of Jaso n-3altimeter. T w o spatial interpolation m e t h o d s, Krig i n g interpolation a n d Bilinear interpolation, w e r eu s e d in this study. T h e T E C o b t a i n e d b y these interpolation m e t h o d s is c o m p a r e d a n d a n a l y z e dw i t h the T E C value that c o nverted f r o m the dual-frequency delay correction of the s m o o t h e d Jason-3 altimeter cycle80 data. Results s h o w that the m e a n bias b e t w e e n Krig i n g interpolation a n d processed dual-frequency delay correction is 0.94 T E C U,the root m e a n sq u a r e error is 2.73 T E C U a n d the correlation coefficient is 0.91. A s a contrast, these statistics b e t w e e n Bilinear interpolation a n dprocessed dual-frequency delay correction are 1.43 T E C U, 6.85 T E C U, a n d 0.61, respectively. T h i sd e m o n s t r a t e s that the a c c u r a c y of the Kriging interpolation is significantly higher t h a n that of the国家自然科学重点基金项目（62031005)和山东省自然科学基金项目（Z R2020M D097)共同资助2020-03-16收到原稿，2020-12-04收到修定稿E-mail:*************.cn412Chin. J. Space Sci.空间科学学报 2〇21，41(3)Bilinear interpolation.Key words G l o b a l Iono s p h e r e M a p (G I M), T i m e interpolation, Altimeter, Krig i n g interpolation, Bilinear interpolation〇引言全球电离层图（G l o b a l I o n o s p h e r e M a p,G I M)是电离层研究及应用的重要数据来源1998年电离层分析中心成立了国际G N S S服务组织（I n t e rn a t i o n a l G N S S S e r v i c e,I G S).I G S 将地球电离层看成一个距地面450k m高的薄球壳，其发布的G I M将全球按经纬方向5° x 2.5°间隔网格化，覆盖范围为 180°E—180°W,87.5°S_87.5°N,网格点为 71x73, 基于几百个全球卫星导航系统的地面观测站与G P S的双频电子含量观测数据，利用球谐函数及算法得出每个网格点的总电子含量（T o t a l E l e c t r o n C o n t e n t, T E C),同时以每2h时间分辨率，获得全天13幅数据.因此，G I M也称为网格模型数据[2-4L随着全球基准站数量日益增多，G I M精度和可靠性越来越高，已从1998年的3〜4.5 T E C U提高到2015年的2〜3.5T E C U.G I M与测高卫星电离层T E C系统偏差较小，例如相对于J a s o n-2卫星高度计，其系统偏差约为2.8T E C U15].电离层对微波信号的延迟是卫星髙度计测高的主要误差来源之一如J a s o n-3高度计K u波段，电离层引起的测高误差通常为0.2〜40c m.在太阳风暴活动高发期，电子含量的剧烈变化引起的误差将更大，对于厘米级雷达高度计测高精度不能接受，必须给予误差校正.对于双频体制的卫星高度计，利用双频法可以实时获得信号传播路径的T E C并对电离层延迟进行较高精度的校正.但对于单频体制的高度计（例如搭载在天宫二号上的三维成像微波高度计)，要进行电离层延迟校正，只能采用模型法，而G I M网格模型数据则是选择之一.在高度计上应用G I M数据，必须经过进一步的时空插值处理.这是因为高度计的观测时空分辨率比G I M高得多，需要在时间和空间两个维度将G I M数据插值到卫星高度计的观测数据上.常用的空间插值方法有K r i g i n g插值和双线性插值等.双线性插值由于没有考虑区域的空间相关性，插值精度不高；而K r i g i n g插值充分考虑了空间相关性和变异性,具有较高的插值精度.K r i g i n g插值方法被广泛应用于气象学数据的插值、G P S高程的拟合、土壤成分的变化等领域[8_12】.X i o n g等基于250个G N S S台站的观测数据，采用K r i g i n g插值方法获得了中国区域的电离层空间结构，并与JPL (J e t P r o p u l s i o n L a b o r a t o r y)提供的 T E C 图作比较. M a o等M利用K r i g i n g方法构建了中讳度区域电离层T E C图.T a n g等_利用泛K r i g i n g方法构建了湖南地区电离层T E C地图.本文使用K r i g i n g插值和双线性插值两种方法，将G I M插值到J a s o n-3的c y d e80观测数据的相应时空位置，并与经平滑和逆运算处理的J a s o n-3双频电离层T E C数据进行对比，估算两种插值方法的精度，为单频卫星高度计提供有效的电离层校正方法.1数据处理选取J a s o n-3的c y c l e80的全球数据，并剔除了这些数据中陆地和内陆湖泊的观测数据，只保留海洋观测数据，时间范围为2018年4月10日至4月20 日.提取数据中的时间、经度、纬度、电离层双频延迟校正值，并对电离层双频延迟校正值进行平滑处理，再从I G S官网下载相同时间段的G I M电离层总电子含量数据，利用△"ion =f2 N t e C,(1)f2逆运算得到对应的总电子含量i V T E C值，从而与 G I M的T E C值比对.式⑴中的频率选取Jason- 3的K u波段，其值为13.58 G H z;A/i ion为电离层路径延迟值.电离层一般指距离地面50〜1000 k m高度范围，1000 k m以上电子含量较少.I G S的G I M观测数据为22000k m高度以下的总电子含量.J a s o n-3卫星轨道高度为1336 k m，基本涵盖了电离层高度. 因此，可以将G I M数据与Jason-3观测的电离层数据进行比对.本文对比两种插值方法分别获得的T E C值与时空匹配的J a s o n-3电离层双频延迟值对应的T E C值的平均偏差、均方根误差R M S E和相关系数7■，分析两种插值方法的优劣.曲仁超等：全球电离层地图T E C 数据的插值算法413180°W180°W180°E图1时间维度T E C 插值Fig. 1 T E C interpolation in time dimension2插值方法在高度计上应用GIM数据.要经过时空插值处理.首先进行时间维度插值，得到任一时刻的G I M，然后在所需时刻的G I M上根据经纬度再进行空间维度插值_2.1时间维度TE C插值对于时间维度的T E C 插值，采用距离加权法. 对任一时刻、任一位置的待插点a ：(t ，A ，/3)，从相邻时间点T ,与乃+1对应的两幅G I M网格数据中，选取与该待插点最接近的10个对应网格点数据进行插值，得到所对应时刻的局域GI M插值[气即Z (t) =T j+i —t r !+i-t2Z(Ti) +t ~Tz Ti+i —Z (T l +1).(2)其中，Z ⑴表示任意时刻f 的T E C值.图1所示为其插值.2.2空间维度T E C 插值根据以上得到的时间维度局域GI M插值.采用双线性和K r i g i n g 两种空间捕值方法获取该待插点妁的T E C值.2.2.1双线性插值双线性插值方法如图2所示.其中：待插值点为：r (A ,/3),其电子总含量为Z (a :);临近的四个点的经讳度分别为ar 2(A2，j 8i )，》3(乂，卢2),工4(A 2,/32),对应的电子含量分别为以心)，Z (:r 2)，Z (x 3),Z (x4).首先在经度方向上进行插值，得到；r 5(A ，f t ) 和邱(A ,汍）的总电子含量，Z (x5) =^x[Z {xA ) -Z (x3)] +Z (x3),(3)^2 —M 图2双线性插值Fig. 2 Bilinear interpolationZ(x6) = ^ \Z{x2) - Z{x{)\ + Z(xi ).⑷然后在纬度方向进行插值，由:r d A J O 和:r6(A ，灸) 得到:r(A ，/3)点的总电子含量为Z{x) = ^[Z (x 6) - Z(x5)} + Z{x5). (5)2.2.2 Kriging 插值K r i g i n g插值如图 3 所示•设 ,怎n为G I M的一系列网格点，对应的总电子含量分别为Z(a ：i )，Z (a ：2)，…，之(〜)•根据K r i g i n g 插值方法，待求I 处的电子含量Z 〇r )为相邻区域n 个网格点的电子含量加权和即nZ(x) = y^(pjZ(xi).(6)i=i其中，也为加权系数，这里选取n 为9个网格点.根据K r i g i n g 插值原则，在保证无偏且估计方差最小的前提下.引入拉格朗日因子/X ，构建拉格朗日z ，a /1 E C UZja/lbCU函数，并求偏导得到关于如下也的联立方程组：71^ <t )a {xi ,xj ) + n = -y (x ,X i),i=l (7)n、E 也二 i .i=l其中，7(a ；i ，a ：j )为格网点而与A 间的变异函数值.即l{xi,Xj) = ^E[Z(xi) - Z(xj)]2. (8)Kriging 变异函数种类很多，常见的有线性模型、指数模型、球形模型、高斯模型.选取其中一种模型作为变异函数，同时联立式（7) (8)得到加权系数也, 再带入式（6)中，得到之⑷.本文选取J a s 〇n -3的c y -c l e 80的双频延迟校正值转化的TE C数据与四种模型插值数据进行对比，结果列于表1.从表1可以看出：除了高斯模型插值效果较差，其余三种模型均有较好的插值精度;线性模型公式简单且运算速度比指414图3 K r i g i n g 插值Fig. 3 Kriging interpolation数模型和球形模型快.因此，本文选取线性模型作为变异函数.3结果分析K r i g i n g插值结果记为Z kr，双线性插值结果记为Zbi.将两个插值结果分别与相同时刻经过平滑处理J a s o n-3的c yd e80双频延迟校正值转化的TE C值进行对比分析.3.1相关度两个插值结果Zk r ，Z b i与Zj a 的散点拟合结果如图4所示.从图4可以看出，K r i g i n g插值与双频延迟校正值转化的T E C值的相关度明显高于双线性插值.前者的相关系数为0.91，均方根差值为2.73TE C U;后者的相关系数为0.61，均方根差值为 6.85TE C U.3.2 T E C 数值分布插值结果Zk r ，Z b i与Z j a的数值分布如图5(a )(c )所示，局部放大结果如图5(b )⑷所示.图5(a )为4与知的全球T E C数值分布对比，其中横轴Chin . J . Space Sci .空间科学学报 2021，41(3)表1四种K r i g i n g 插值模型统计值T a b le 1C o m p a ris o n o f s ta tis tic a l v a lu e s o ffo u r K rig in g in te rp o la tio n m o d e ls 模型相关系数均方根误差/T E C U线性0.91 2.73指数0.90 2.75球形0.90 2.80高斯0.766.1260no 3i/N zn u a l 'N图4 Z kr, Z b i 与Z ja散点拟合结果Fig. 4 Fitting results of Zkr, Zbi a n dZja scatter-40 -30 -20 10 0 10ATEC/TECU 20 3040 30 -20 -10 0 10 20 30 40ATEC/TECUu 0 20000 40000 60000 80000 10000050000 52000 54000 56000 58000 60000NumberNumber图5 Z kr, Z b i 与Z j a 数值分布.（b) (d )为（a) (c )的局部放大结果Fig. 5 ^kr, Zbi a n d Z\a numerical distribution, (b) (d) are the local amplification results of (a) (c)20000 40000 60000 80000 10000050000 52000 5400056000 58000 60000-------Zja------- Zbi数据序列是对整个c y c l e 80 (10天）数据点进行抽样处理得到11万多个数据点.为显示插值效果，从中截取了部分数据进行放大如图5(b )所示，可以看出两者分布基本吻合，这也反映出两者有较高的相关度. 图5(c )为Z b i与T E C数值分布对比，同样截取相同数据序列进行放大，如图5(d )所示，可以看出两者一致程度较差.3.3差值概率密度分布I与A 的差值的概率分布如图6(a )所示，Z bi---Zja7060曲仁超等：全球电离层地图T E C 数据的插值算法与Z j a的差值概率分布如图6(b )所示.从图6可以明显看出：K r i g i n g 插值结果与双频延迟校正值转化的TE C值更接近，其平均偏差为0.94TE C U;而双线性插值结果与Z j a 平均偏差为1.43TE C U.4结论将I G S发布的GI M数据应用于卫星高度计J a s o n -3 的电离层延迟估计.在经过时间维度 T E C插---Zkr(b)41512I 00806()4022o8心 4 2丨丨 00<(>00.0.0.0.0.0.>»11 s U 1>P >>1 l l l q c s q O Ja .wo lbbd o^^J o/ 65 43 21n o 31/33i0331/331图6 Z kr ，Z b i 与Z ja差值概率密度分布Fig. 6 Zkr, ^bi a n d Zja distribution ofdifference probability density416Chin. J. Space Sci.空间科学学报 2021,41(3)值基础上，在空间维度采用K r i g i n g插值和双线性插值两种方法获得T E C值.分别与经平滑处理后J a s o n-3的c y c l e80双频延迟校正值转化T E C值作比较.结果表明：K r i g i n g插值结果与双频延迟校正值转化的T E C值的相关系数为0.91,均方根差值为2.73T E C U,平均偏差为0.94T E C U;双线性插值结果与双频延迟校正值转化的T E C值的相关系数为0.61,均方根差值为6.85T E C U,平均偏差为 1.43T E C U.由此可以看出，K r i g i n g插值方法明显优于双线性插值方法.参考文献[1]F E L T E N S J,S C H A E R S.IGS products for the ionosphere [C]//Proceedings of the IGS Analysis Center Workshop. Darmstadt: E S A/E S O C, 1998：225-232[2]C H E N Shangdeng, Y U E Dongjie, LI Ya, et al. Establishment of a regional ionosphere model based on spherical harmonics [J].Mapp.，2015，11:28-32 (陈尚登,岳东杰，李亚，等.基于球谐函数区域电离层模型建立[J].测绘工程，2015, 11:28-32)[3]R O V I R A-G A R C I A A, J U A N J M, S A N Z J,et al.Accuracy of ionospheric models used in G N S S and SBAS: methodology and analysis [J].J. Geod., 2016, 90(3): 229- 240[4]Z H A N G Qian, W A N G Jian. V T E C reconstruction of theionospheric grid with kriging interpolation [J].10P Conf.Ser.: Earth Environ. 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区域电离层TEC建模及时空变化特征分析

区域电离层TEC建模及时空变化特征分析区域电离层TEC建模及时空变化特征分析摘要：电离层总电子含量（Total Electron Content, TEC）是描述电离层电子密度分布的一个重要参数，具有广泛的应用价值。

本文着重研究了区域电离层TEC的建模方法及其时空变化特征，通过对观测数据的分析，提出了一种基于统计模型的TEC建模方法，并通过实例分析了其在某一地区的时空变化特征。

结果表明，该方法可以较好地描述区域电离层TEC的时空变化特征，具有一定的应用潜力。

关键词：电离层；总电子含量；建模；时空变化特征1. 引言电离层是地球大气层中具有较高电离程度的部分，由于其重要的通讯和导航功能，对电离层的研究一直备受关注。

电离层总电子含量（TEC）是描述电离层电子密度分布的一个关键参数，可以反映电离层的特征和变化情况。

TEC的时空变化特征对于理解电离层结构和运动规律具有重要意义，对通信、导航等应用也具有重要影响。

2. 区域电离层TEC的观测区域电离层TEC的观测可以利用全球定位系统（GPS）和全天空探测器（ASD）等设备进行。

这些设备可以测量到GPS信号在穿过电离层时的相位延迟，从而获取到TEC的信息。

观测数据可以通过对多个观测站点的数据进行整合，得到区域范围内的TEC分布图。

3. 区域电离层TEC的建模方法为了描述区域电离层TEC的时空变化特征，需要建立相应的模型。

常用的TEC建模方法包括基于统计学的方法和物理模型。

3.1 基于统计学的TEC建模方法基于统计学的TEC建模方法通过对观测数据进行统计分析，建立与地理位置、季节、日夜变化等因素有关的统计模型。

这些模型可以利用数学统计方法进行参数拟合，并通过模型参数的变化来描述TEC的时空变化特征。

3.2 物理模型物理模型利用电离层的物理过程，通过求解电离层的运动方程、扩散方程等，来描述TEC的时空变化特征。

物理模型需要考虑多个因素的影响，如太阳活动、磁场、大气层等，模型的建立相对较复杂。

GPS电离层数据处理

GPS电离层数据处理在GPS定位解算坐标时，人们通常有固定常用的GPS数据处理软件对接收机接收的数据进行近似实时的处理，目前通用的软件国内主要有南方软件、lips软件等，国际上主要用GAMIT和UINIT软件，另外不同类型接收机的数据有各自对应的处理软件，但大多数软件都是对GPS标准格式Rinex文件进行处理，这给GPS数据处理带来了方便。

但在实际研究应用中，大多数研究者目前主要采用通用的Visual Basic和Visual C++对数据进行分析性的研究，最终仍需要针对不同的GPS网选用适当的上述软件进行数据处理。

而VB和VC++不能快速的从表面上分析出接收机接收的数据质量，而且编程代码很长，需要的循环结构很多，同一矩阵内、外部的基本运算以及求逆等都需要很烦琐的编程代码，导致工程人员不易掌握。

针对上述问题，本文采用了一种全世界通用的大型矩阵软件――Matlab来更好的解决。

Matlab软件是在数值线性代数领域颇有影响的Cleve Moler 博士首创的，他在此基础上成立了矩阵实验室（MATrix LABoratory）。

Matlab具有兼容和独立的编程语言、含有实用工具箱（Toolbox）的工作环境、超强的图形处理能力、强大的数学函数库、准确的帮助文件和较为简单的应用程序接口（API），进而具有非常强大的数值计算、数据分析处理、系统分析、图形显示甚至符号运算的功能。

目前也有相当多的高校学者和工程师使用Matlab软件进行大地测量数据处理。

一、观测文件的读取只要对GPS数据处理稍有了解，均应很熟悉GPSRinex格式文件每一项代表的含义，所以在读取时可以根据卫星、历元信息来存储数据。

用Matlab读取Rinex文件的方式简单来说，就是由程序命令一个字串一个字串的进行，然后根据文件头的取舍将有效数据重新组合平面数据矩阵（二维）或立体数据矩阵（三维）。

一般情况下，当读取指定的字符串（如“END OF HEADER”）时，即开始读取有效数据，在观测文件中，有效数据为字符串“END OF HEADER”以后的数据。

52-18-基于全球电离层模型的静态GPS测量成果分析-2016年第2期

基于全球电离层模型的静态GPS 测量成果分析吉长东，郭敬，徐爱功（辽宁工程技术大学，辽宁阜新123000）［摘要］为研究全球电离层模型（GIM ）和精密星历对GPS 测量控制网成果的影响，以阜新市城市GPS 控制网为例展开相关研究。

利用Trimble Total Control （TTC ）软件对时段长度从10 360min 不等的观测数据进行处理。

数据处理时采用CODE 的全球电离层模型，以及广播星历/精密星历。

实践证明，全球电离层模型的引入可显著地提高精度，卫星轨道的影响可以忽略不计。

［关键词］全球电离层模型（GIM ）；静态GPS ；时段；CODE ；垂直总电子含量（VTEC ）［中图分类号］TD178；P288.4［文献标识码］A［文章编号］1006-6225（2016）02-0087-03Analysis of Static GPS Surveying Ｒesults under Global Ionospheric ModelJI Chang-dong ，GUO Jing ，XU Ai-gong（Liaoning Technical University ，Fuxin 123000，China ）Abstract ：In order to studying influence that to GPS surveying control network ，which by GIM and precision ephemeris ，it taking GPS control network of Fuxin city as studying objects.Surveying data of different period length that 10to 360min were analyzed by soft-ware Trimble Total Control.GIM of CODE ，broadcast ephemeris or precise ephemeris were used during data analysis.The practical showed that precision could increase obviously after GIM was applied ，the influence of satellite orbit could be ignored.Key words ：GIM ，static GPS ；period ；CODE ；VTEC［收稿日期］2015－08－19［DOI ］10.13532/11－3677/td.2016.02.023［基金项目］国家海洋局海域管理技术重点实验室基金资助（201408）［作者简介］吉长东（1970－），男，辽宁锦州人，教授，主要从事高精度GNSS 数据处理与精密单点定位研究。

利用双频GPS观测量对高原地区（昆明）电离层TEC的研究

利用双频GPS观测量对高原地区（昆明）电离层TEC的研究
利用双频GPS观测量对高原地区(昆明)电离层TEC的研究
采用双频GPS观测值,在顾及GPS系统硬件延迟情况下,通过伪距与载波相位观测值联合解出TEC,并将其投影至高原(昆明地区)上空约350kin的某一假想薄层上,从而导出接收站附近垂直TEC.这种方法得到的垂直TEC为天顶周围一锥角内的平均值,通过离散度的统计,并结合昆明站采集得到的高精度数据计算了该地区电离层2007年6～8月的电离层电子浓度总含量的逐日时间序列值,在此基础上对照昆明市连续运行参考站COILS描绘出了对于处在双驼峰区里该地区TEC日变化的特性.
作者：朱勇杨忠祥 ZHU Yong YANG Zhong-xiang 作者单位：朱勇,ZHU Yong(扬州环境资源职业技术学院,资源科学系,江苏,扬州,225127)
杨忠祥,YANG Zhong-xiang(云南省旅游学校,云南,昆明,650221) 刊名：昆明冶金高等专科学校学报英文刊名：JOURNAL OF KUNMING METALLURGY COLLEGE 年，卷(期)：2009 25(5) 分类号：P228.4 关键词：全球定位系统(GPS) 电子总量(TEC) 变化特性。

利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性

余　涛,万卫星,刘立波等.利用IGS 数据分析全球TEC 的周年和半年变化特性.地球物理学报,2006,49(4):943～949Yu T ,Wan W X ,Liu L B ,et al .Using IGS data to analysis the global TEC annual and semiannual variation .Chinese J .G eophys .(in Chinese ),2006,49(4):943～949利用IGS 数据分析全球TEC 的周年和半年变化特性余　涛1,2,3,万卫星3,刘立波3,唐　伟2,栾晓莉2,杨光林21中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,北京　1000812中国气象局国家空间天气监测预警中心,北京　1000813中国科学院地质与地球物理研究所,北京　100029摘　要　利用太阳活动高年(2000年)IGS 提供的全球TEC 数据,采用傅里叶展开的方法,分析了白天电离层TEC 周年和半年变化的全球特征.结果显示:电离层TEC 周年变化幅度在南北半球中高纬度地区较大、赤道和低纬地区很小.半年变化的幅度在“远极地区”(远离地球南北地磁极点的东北亚和南美地区)比“近极地区”(靠近地球南北地磁极点的北美和澳大利亚)大得多.进一步的统计显示,全球大部分地区TEC 在春秋月份出现最大值,北半球近极地区最大值在冬季出现.南半球的南美和澳大利亚部分地区,最大值出现在夏季.同样,采用傅里叶方法分析了中性大气模式MSIS90计算的全球大气原子分子浓度比值([O N 2])的数据,发现在南北半球中高纬度地区,中性成分[O N 2]周年变化幅度较大且有明显的冬季异常现象,依据Rishbeth 等提出的理论,我们认为大气成分[O N 2]可能对TE C 周年变化的产生有重要作用,并且也是TE C 在近极地区出现冬季异常现象的主要原因.TEC 半年变化的全球分布特征形成的原因较复杂,我们初步分析可能是由于中性成分[O N 2]、太阳天顶角控制的电离层光化学产生率变化共同作用而产生的.关键词　电离层TEC ,周年变化,半年变化,冬季异常文章编号　0001-5733(2006)04-0943-07中图分类号　P352收稿日期　2005-08-31,2006-02-24收修定稿基金项目　国家自然科学基金项目(40504023)和中国科学院重点方向性项目(kzcx3-s w -144)资助.作者简介　余　涛,男,1975年生,2003年获中国科学院武汉物理与数学研究所博士学位,主要从事电离层模拟和数据分析、及空间天气研究.E -mail :yutao @ns mc .cma .gov .cnUsing IGS data to analysis the global TEC annualand semiannual variationYU Tao 1,2,3,W AN Wei -Xing 3,LIU Li -Bo 3,TANG Wei 2,LUAN Xiao -Li 2,YANG Guang -Lin 21Key La b or ato r y o f Radi omet ric Cal ib ra tio n a nd Valid atio n fo r En vi ro n mental Sa tellites ,C hin a M eteo r ol og ical Admini st rati on (LRC VES CM A ),Ch ina Met eo ro lo gi cal Adminis tr atio n ,Beij ing 100081,C hin a2Na tio nal Cen ter fo r Sp a cew eath er ,Ch ina Met eo ro lo gic al Adminis tr atio n ,Beij ing 100081,C hin a 3Ins titut e o f G eol og y an d Geo p hys ics ,Chi nes e Acad emy o f Sci enc es ,Bei jing 100029,C hin aA bstract With the Fourier analysis method ,the da ytime ionosphere total electron c oncentration (TE C )are investigated by using a high solar activity years (2000)global GPS data series from IGS ,the main features are outlined as follo ws :the annual variation of daytime TE C are strong in the middle latitudes for the northern and souther n hemispheres ,and weak in the lo w latitudes and equatorial region .The amplitudes of semiannual var iationare much lar ger in the `far -pole 'region (far a wa y fr om the northern or southern ma gnetic pole ,i .e .north -east Asia and South American )than those in the `near -pole 'r egion (North Amer ican and Austria ).Further studies第49卷第4期2006年7月地　球　物　理　学　报C HINESE JOURNAL OF GE OPHYSICSVol .49,No .4Jul .,2006also sho w that daytime TE C maximize at equinox days in most regions,and ma ximize in winter in the northern `near-pole'region.In South America a nd Austria,daytime TEC reaches its max value in summer.The atomic molec ular ratio[O N2]in the neutral atmosphere calculated by the MSI S90model are also treated with Fourier method,results indicate that the annual amplitudes of the[O N2]ratio are large in the northern and southern middle and high latitudes,and the winter anomaly are noticeable very muc h.According to Rishbeth's opinion,we suggest that the[O N2]may have important contribution to the TE C annual variation,as well as the winter anomaly in the`near-pole'region.As for the da ytime TEC semiannual variations,we should comprehensively consider the contribution of[O N2]and the electron production rate associate with the solar zenith angle.Keywords　TE C,Annual variation,Semiannual variation,Winter anomaly1　引　言电离层电子浓度总含量(TEC)是一个非常重要的参量,对电离层理论研究和电波传播修正应用等诸多方面都具有十分重要的意义.在GPS卫星导航技术出现以前,电离层TEC的测量还是一件非常困难的工作,一般需要借助特殊的卫星信标和专门的接收设备完成.随着GPS技术的应用,GPS接收设备大量投入使用,大范围长期连续的电离层TE C数据的获取成为可能,因而,利用GPS TEC研究电离层的各种现象越来越被人们关注,如Ho et al.[1]利用全球GPS网监测磁暴期间TEC的扰动.Wan et al.[2]利用全球GPS网分析了2000年6月份一次特大耀斑期间发生电离层骚扰现象.现在,较大范围内的TEC 获得已经是不太困难的事情,国内的地壳形变监测网就可以给出全国范围内的20多个台站的GPS数据.而国际GPS服务中心IGS(International GPS Service)更能提供全球范围内600多台站的GPS观测数据,包括时间分辨率为2h的数据,由于其数据覆盖范围大、时间分辨率适中,利用这个数据来研究全球TEC的变化,尤其是电离层全球气候变化现象具有非常明显的优势.另外一方面,大量的研究表明电离层F2区峰值电子浓度(N m F2)和电子浓度总含量(TE C)等电离层重要参量都具有非常明显的周年和半年变化特征[3～5],这些变化在全球范围内具有特别的纬度、经度分布特性,而且随着太阳活动、地方时的变化,周年和半年变化的幅度和相位都有显著的改变.一般认为,N m F2和TEC等参量的周年变化的最大值如果出现在冬季,就称之为“冬季异常”,而半年变化的最大值出现在春秋分,就称之为“半年异常”. Yonezawa[6]详细研究了中低纬电离层冬季异常、年异常以及半年异常随太阳活动、地磁纬度的变化规律.Torr and Torr[7]在1973年首先构造了在各种太阳活动情况下,电离层周年和半年变化的全球分布图. Yu et al.[8]利用太阳活动高年(1958年)全球100多个电离层观测台站的F2层临频的观测数据,分析了电离层N m F2的周年和半年变化幅度、相位在全球台站的分布规律,并且利用现有的理论较好地解释了在近极地区f o F2的冬季异常、在远极地区N m F2的半年异常等现象.然而,在大范围内获取电离层临界频率的参数,来研究电离层的年变化和异常非常困难,在全球范围内的电离层垂直探测站不过100多个,并且收集到全部站点的数据决非易事.但是I GS提供的GPS TEC具有台站数目多、时间精度合适的优势,完全可以满足研究电离层年异常现象的工作.I GS提供的数据中,有一类是将全球TE C进行球谐函数拟合然后提供球谐函数的系数,下载的数据量非常小,对于我们关心的问题,如TE C的冬季异常和年变化,这样的数据比较合适.2　数据和分析方法本文利用IGS提供2h时间分辨率的全球TEC 数据,采用傅里叶分析方法,考察了太阳活动高年(2000年)白天电离层TE C周年和半年变化的全球分布特征.首先,利用Schaer[9]介绍的方法,由I GS给出的全球TEC的球谐函数系数,计算得到2000年全球的电离层TEC值,其时间分辨率为2h,空间分辨率沿经纬度取2.5°×2.5°的格点.由于GPS观测站在全球分布非常不均匀,这种方法获取的TEC在台站稀少的地区的精度可能会降低.然后,采用Rishbeth[10]用过的傅里叶分析法,将TEC分解为年平均值、周年分量和半年分量三项,公式如下:944地球物理学报(Chinese J.Geophys.)49卷　TEC(d,LT)=A0(LT)+A1(LT)cos 2πT[d-D1(LT)]+A2(LT)cos4πT[d-D2(LT)],(1)这里d表示一年的第d天,T是一年总的天数(T= 365.25),LT是地方时,A0表示TEC的年平均值,A1和A2分别表示TEC周年和半年分量的幅度(单位是TEC U),D1和D2分别表示周年和半年分量的相位(单位是天).通过比较系数A0,A1和A2的相对大小,可以知道一个地区TEC的周年和半年变化的强度.将全球TEC的相对系数值画在同一张地图上就可以考察它们的地区特性.3　TEC周年和半年变化将I GS给出的2000年全球白天(取14:00LT时刻代表白天)的TEC分解为年平均值A0,周年变化分量A1和半年变化分量A2,来研究它们的全球分布特征,其中归一化的周年变化幅度(A1A0)和半年变化幅度(A2A0)结果分别示于图1a和图1b,图中背景是一幅等经纬度的世界地图,图中给出了地磁赤道(白色的点线)和南北地磁极点(黑色星号).由于高纬地区的电离层形态较复杂,在本文中不做讨论,所以图中只显示地理纬度±70°以内的情况.从图1a可以看出:在赤道和低纬地区,周年变化的幅度相对较小(A1A0≈0.1～0.2),并且具有明显的随地磁纬度平行分布的特点;在南北半球中高纬度地区,周年变化的幅度大得多(A1A0≈0.4～0.5),尤其是在欧洲北部和澳大利亚东南部的南极地区,周年变化的幅度相对强度达0.6.半年变化幅度的全球分布显示出完全不同的特点,首先,半年变化幅度的峰值区域靠近中低纬度地区,和周年变化相比,半年变化更象一个中低纬度现象.其次,半年变化幅度全球分布随地磁对称性更加明显,不仅随地磁纬度有较强的对称性,而且随地磁经度似乎也有一定的对称特征,这可能意味着半年变化受地磁场的控制更为显著.最后还有一个显著的特点,半年变化幅度在北美和澳大利亚等近极地区非常小(A2A0≈0.2～0.3),而在南美和东北亚等远极地区,半年变化的幅度比较大(A1A0≈0.3～0.4).为了显示周年和半年相对幅度的大小,我们将A2A1的结果示于图2.图2一个突出的特征是,在赤道地区半年变化和周年变化的幅度比非常大(A2 A1≈2.0～4.0),说明赤道地区以半年变化为主.并且在非洲扇区赤道,半年变化幅度最大,在美洲扇区赤道半年变化幅度最小,高纬地区半年变化与周年变化幅度的比值相对于赤道地区小得多.图3　白天的电离层TEC最大值出现季节的全球分布图Fig.3　Global map to show when the daytimeTEC reach their maximum value为了进一步考察全球范围内白天的电离层TEC 在什么季节达到最大值,我们将TEC最大值出现的时间统计结果示于图3.图中涂黑色的地区表示TEC最大值出现在冬季,涂竖线的地区表示最大值出现在夏季(注意,南半球的夏季和北半球的冬季在一年内的月份相同),图中没有涂颜色的地区表示TEC最大值出现在春秋分季节.从图3中可以看出, TEC最大值出现在春秋分是一个非常普遍的现象,在整个赤道和北半球中纬度地区、非洲和亚洲大部分地区,TEC都在春秋分达到最大值.TEC冬季异常现象不是非常普遍,只在北半球的近极地区(北美和北欧)才有冬季异常现象出现,在南半球近极地区(澳大利亚)则看不到冬季异常现象.这和N m F2的统计结果有所不同,N m F2在澳大利亚地区仍然有冬季异常现象[8].在南半球的部分地区(南美和澳大利亚部分地区),TE C最大值出现在夏季,但在北半球没有这个现象,这也说明了TE C具有明显的“年度异常”现象(“Annual anomaly”,即以全球尺度来看, TEC最大值倾向于出现在11～1月份[10]).4　物理机制讨论对于电离层TEC的周年和半年变化规律、以及在北半球近极地区出现的冬季异常现象,有许多作者提出了各种各样的假说加以解释,包括Rishbeth and Setty[11]、Wright[12]提出的化学成分学说等.他们945　4期余　涛等:利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性946地球物理学报(Chinese J.Geophys.)49卷　认为:高层大气中原子-分子浓度比,如[O N2]的变化可能是导致N m F2变化的主要原因.Johnson[13]和King[14]认为大气环流可能是导致化学成分变化的原因.现将该理论简要介绍如下,以便利用它来解释我们分析数据所发现的TE C异常现象.假设白天的电离层处在所谓的“平衡状态”,即电离层电子浓度连续方程中的变化项N t远远小于其他项.因此,在峰高附近产生率q和损失率β接近平衡.产生率主要由氧原子浓度[O]控制,而损失率主要由氮气分子浓度[N2]控制,还包括少量氧气分子浓度[O2]的一些贡献.在忽略氧气分子的作用后,平衡状态下的电子浓度可以由下式给出:[N e]～qβ～[O N2].(2) 因此,在白天,F2层峰高附近的电子浓度近似正比于[O N2],此时,中性风和电场的作用将使峰高向上或向下漂移.当峰高向上抬升时,峰值电子浓度N m F2就会由于β的减小而增加,峰高下降时, N m F2就会由于β的增加而减小.本文首先关注TEC 周年变化形成的原因.由于电离层TE C与N m F2从统计上讲有很好的相关性,我们希望借用化学成分对N m F2的解释来讨论TEC全球分布特征形成的原因,看看[O N2]的变化在多大程度上可以解释白天的TE C周年变化(图1a)和近极地区出现的冬季异常现象(图3).图4为利用MSIS90模式计算的[O N2]周年变化幅度的全球分布结果.可以看出,[O N2]周年变化幅度在南北半球中高纬度大、在赤道地区幅度小;另外一个有趣的现象是,[O N2]周年变化幅度也随地磁纬度呈现对称分布特征,我们推测这可能反映了受地磁控制较强的电离层等离子体对中性大气的作用;并且,近极地区(北美和澳大利亚地区)比同地理纬度的远极地区(东北亚和南美地区)周年变化幅度大.进一步的相位分析结果显示[O N2]在南北半球中高纬度地区最大值都出现在当地的冬季.因此,我们认为在近极地区[O N2]也出现了明显的冬季异常,这一点和TEC在北半球近极地区出现的冬季异常现象一致,说明[O N2]可能是TEC 出现冬季异常的主要原因.但这一机制在远极地区却难以成立,远极地区TEC没有冬季异常,并且半年变化现象比较明显,但远极地区[O N2]的冬季异常还是较强,由此我们认为可能还有其他物理机制起作用.从前面的讨论可知化学成分[O N2]的变化可以解释中高纬度地区白天TEC的周年变化和北半球近极地区的冬季异常现象,但是不能解释远极地区的半年变化现象(图1b),由于半年变化现象更接近于中低纬度和赤道地区出现,我们推测可能还有其他因素有贡献.Millward et al.[15],Rishbeth[16],Fuller-Ro well[17]都曾经提出,太阳天顶角χ和高纬大气环流及其引起的[O N2]变化的共同作用可能是导致远极地区白天N m F2半年变化的重要原因,利用这个理论可以解释在远极地区N m F2的半年变化现象.首先考虑北半球冬季电离层,如图5,此时太阳直接照射在南半球.由于太阳加热作用,夏季半球会出现一些上升气流(Upwelling),其中富含从低层大气中带来的[N2]成分,由此使得电离层高度上的[O N2]减小,从而减小F2区高度上的N m F2.在大气环流的作用下,会将夏季半球富含[N2]的气流输送到冬季半球.同时,在冬季半球的高纬地区,由于粒子沉降和焦耳加热效应会引起另外一个Upwelling气流出现在极光椭圆带的南侧(约地磁纬度60°～70°地区),同时该气流向赤道运动,和赤道过来的环流在高纬极光椭圆带以外5°左右的地区相遇,形成一个下降气流(Downwelling),和Upwelling的作用相反,Do wnwelling 将大量的[O]向下输运使得电离层高度上的[O N2]增加,因而会增加N m F2.由于地磁轴的倾斜,在近极地区,这个Do wnwelling气流出现的地区地理纬度较低(图5左边所标出),太阳天顶角χ～(70°～80°),这样的天顶角度足以维持一定的电离层光化学产生率,所以N m F2对太阳天顶角不敏感,N m F2主要受[O N2]的控制,由于[O N2]比较大(图5所示[O N2]的冬季异常现象),因而N m F2也很大.在远极地区, Downwelling气流出现的地理纬度很高(图5右边所标出),太阳天顶角接近90°,因此对应的光化学产生率非常小,且对太阳天顶角非常敏感.即使Downwelling产生较大的[O N2],由于光化学产生率太小,仍然不能产生较多的电子,则N m F2维持在一个很小的状态下,N m F2主要受与太阳天顶角相关的光化学产生率控制.综上所述,冬季N m F2在近极地区和远极地区有如下主要区别:(1)近极地区冬季白天N m F2较大,远极地区N m F2很小.(2)近极地区N m F2对太阳天顶角不敏感,主要受[O N2]的控制,而远极地区对太阳天顶角很敏感,主要受天顶角χ控制. 图6给出的是从冬至到春分这段时间内近极地区和远极地区产生率的变化.可以看出远极地区产947　4期余　涛等:利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性图5　大气环流和太阳天顶角共同解释远极地区半年变化的示意图Fig .5　Analogy for the atmospheric circulation and solar angle ,which can illustratethe semiannual variation of the TEC in the far -pole region生率从冬季到春分有较大的增加,而近极地区的产生率变化不大.另一方面,由于[O N 2]在近极地区和远极地区都有明显的冬季异常现象(图4),从冬季到春分[O N 2]会逐渐减小.[O N 2]的减小会导致近极地N m F 2的减小(N m F 2主要受[O N 2]控制),但不一定会导致远极地区N m F 2的减小(N m F 2主要受太阳天顶角控制).相反,由于产生率的明显增加,远极地区的N m F 2还会随之增加.当季节从春分到夏季,由于这时产生率在远极和近极地区几乎相等并且都足够大(图6),N m F 2都主要受到[O N 2]控制,而由于冬季异常现象[O N 2]还会继续减小,所以N m F 2在这两个地区都减小.因此就会出现如下理想图像:在远极地区,N m F 2在冬季很小(产生率很小),春分较大(产生率的增加),夏季又很小([O N 2]减小),这样就出现半年变化的形态.在近极地区,N m F 2在冬季很大([O N 2]很大),春分较小([O N 2]减小),夏季更小([O N 2]进一步减小),这样就出现明显的周年变化和冬季异常现象.另外,从图1b 还可以看出,白天TE C 半年变化的幅度分布具有明显的平行于地磁赤道特点,这也暗示我们低纬地区TE C 半年变化现象可能主要受地磁控制,因此可能和赤道地区的重要现象“赤道喷泉”现象相关.马瑞平等[18]利用东北亚和澳大利亚扇区台站1974～1986年电离层垂直探测数据,分析了f o F 2半年变化的主要特征,提出了解释f o F 2半年变化的一种新的物理机制:即产生低热层日潮汐的图6　从冬季到春分期间产生率的变化Fig .6　Variation for the electron concentration productionrate from the winter solstice to the sprin g equinox半年变化引起赤道电急流幅度的半年变化,通过“喷泉效应”使得赤道电离层异常幅度产生半年变化.余涛等[19]通过电场理论模式模拟发现:由于南北半球沿磁力线的耦合机制,中低纬电离层电场会出现明显的半年变化特征,并且通过“赤道喷泉”效应,具有半年变化形态的电场,在地磁赤道附近的电离层赤道槽区,对电离层N m F 2半年变化的强度有一定的减弱作用,而在稍高纬度的电离层驼峰地区,具有半年变化的电场对电离层N m F 2半年变化的幅度都是加强的作用[20].我们认为,在中低纬和赤道地区电离层TE C 半年变化可能受到与电场相关的电动力学过程控制,因此在低纬和赤道地区呈现出相对于周年变化幅度更大的半年变化幅度,及其明显的地948地球物理学报(Chinese J .Geophys .)49卷　磁对称特征.5　结　论 I GS提供GPS TEC数据具有时间连续性较好(2h一幅TEC图)、空间分辨率较高(全球600多个台站)的特点,利用它来研究电离层TEC的长周期、大尺度变化非常合适.白天电离层TEC周年和半年变化幅度的全球分布显示:TE C周年变化的幅度在南北半球中高纬度地区较大,在赤道和低纬地区很小.TE C半年变化的幅度在赤道地区很大,在中纬度稍小,并且,在远极地区如东北亚和南美,半年变化的幅度比在近极地区大得多.TEC最大值出现季节的统计结果显示,全球大部分地区TE C在春秋分出现最大值,只有在北半球近极地区(北美和北欧)TEC最大值在冬季出现.在南半球的南美和澳大利亚部分地区,TEC最大值在夏季出现.从全球尺度来看,白天的TEC具有一定的年度异常现象.考察模式MSIS90计算的中性成分[O N2]周年变化幅度的全球分布特征,发现在南北半球中高纬度地区都出现了较大幅度的周年变化和冬季异常现象,进一步分析表明近极地区的TE C冬季异常现象和该地区中性成分[O N2]的冬季异常现象较一致,因此可以认为中性成分[O N2]的冬季异常可能是该地区TEC冬季异常的主要原因.对于远极地区TEC 没有冬季异常现象且TE C半年变化幅度较显著的现象,我们分析认为可能是由太阳天顶角控制的光化学产生率与中性成分[O N2]共同作用的结果.另外,对于TEC半年变化在赤道地区比较显著,且有明显的地磁赤道对称特征,我们分析认为与电离层电场相关的电动力学过程可能是其形成的原因之一.参考文献(Refer ences)[1]　Ho C M,Mannucci A J,Lindqwis ter U J,et al.Global ionosphereperturbations monitored by the worldwide GPS net work.Ge ophys.Res.Lett.,1996,23:3219～3222[2]　Wan W X,Liu L B,Y uan H,et al.The GPS measured SITECcaused by the very intense s olar flare on Jul y14,2000.Adv.i nSpace Re s.,2005,36:2465～2469[3]　Berkner L V,Wells H W,Seaton S L.Characteristics of the upperregion of the ionos phere.Te rr est rial M agnetis m and At mos pher icElect ricity,1936,41:173～184[4]　Titheridge J E,Buonsanto M J.Annual variations in the electroncontent and height of the F layer in the northern and southernhemis phere,related to neutral composition.J.Atmos.Ter r.Phys.,1983,45:683～696[5]　Bal an N,Ots uka Y,Bailey G J,et al.Annual variations of theionosphere:A review based on the MU radar observations.Adv.inSpace Res.,2000,25:153～162[6]　Yonez awa T.The solar_activity and latitudinal characteris tics of theseasonal,non_seasonal and se mi_annual variations in the peakelectron densities of the F2_layer at noon and midnight in the middleand low latitudes.J.Atmos.Te rr.Phys.,1971,33:889～907 [7]　Torr M R,Torr D G.The seasonal behaviour of the F2_layer of the ionosphere.J.Atmos.Ter r.Phys.,1973,35:2237～2251 [8]　Yu T,Wan W X,Liu L B.Global s cale annual and semi_annualvariations of daytime N m F2in high s ol ar activity years.J.Atmos.T er r.Phys.,2004,66:1691～1701[9]　S c haer S.Ho w to us e CODE's GLOBAL Ionos phere Maps.1997(www.ai ub.unibe.ch ionos phere gimman.ps)[10]　Rishbeth H,Sedgemore_Schulthess K J F,Ulich T.Semiannual andannual variations in the hei ght of the ionospheric F2_peak.Ann.Ge ophys icae,2000,18:285～299[11]　Rishbeth H,Setty C S G K.The F_la yer at s unrise.J.Atmos.T er r.Phys.,1961,21:263～276[12]　Wright J W.The F region seasonal anomal y.J.Ge ophys.Res.,1963,68:4379～4381[13]　Johnson F pos ition changes in the upper at mosphere.In:Thrane E ed.Electron Dens ity Distributions in the Ionosphere andExos phere.Amsterdam,North_Holland,1964.81～84[14]　King G A M.The dis sociation of oxygen and high level circulation inthe at mosphere.J.At mos.T er r.Phys.,1964,21:231～237[15]　M ill ward G H,Ris hbeth H,Full er_Ro well T J,et al.Ionospheric F2 layer seas 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Chinese),2006,49(3):616～622(本文编辑　何　燕)949　4期余　涛等:利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性。

利用双频GPS数据研究区域电离层TEC变化规律

ｒａｔＥ电离层延迟误差是ＧＳ定位中的一项重要Ｗａｎｎ等人将电离层ＴＣ看成纬度和地方时Ｐ
误差源。这种延迟严重削弱了卫星导航定位的精度和准确度。特别是２０００年５月美国政府宣布
的多项式函数获取ＧＳＰ系统硬件延迟，从而研究
关键词：器偏差；顶方向总电子含量（ＴＣ）周日变化；三角级数函数模型仪天ＶＥ；文献标识码：Ａ中图分类号：２８Ｐ２
ＶａｉｔｏｗｆＲｅｉｎａｏｏｐｒｃＴＥＣｒａｉｎＬａｏｇｏｌＩｎｓｈｅｉ
摘要：利用ＧＳ双频观测数据分析了仪器偏差对计算电离层ＴＣ的影响，ＰＥ结果表明忽略仪器偏差的影响不能正确反映测站上空电离层总电子含量的变化规律。验证了短期内仪器偏差的稳定性，并在此基础上研究了２００５年太阳活动低峰年区域电离层ＶＥＴＣ的周年变化规律，示了电离层ＶＥ揭ＴＣ半年变化、季节性变化及冬季异常等现象。
大小主要取决于电离层的总电子含量（ｏａｅｃｔｌｌ — 等人将天顶方向的ＴＣ看作纬差和太阳时角差ｔｅＥ
ＡｂｔａｔＴｅｅｆｃｏｓｒｍｅｔｂａＩｓｒｃ：ｈｆｔｆｉｔｅｎｕｎｉｓ（Ｂ）ｏａｃｌｔｇｉｎｓｈｒｏａｌｃｒｎｃｎｅｔ（ＣａｎｌｚｄｂｎｃｌｕａｉｏｏｐｅｃｔｔｌｅｔｏｏｔｎＴＥ）ｗｓａａｙｅｙｎｉｅ

GPS数据的地震前电离层TEC异常研究分析

GPS数据的地震前电离层TEC异常研究分析摘要：地震预测目前是世界上一个亟待解决的科学难题。

我国是世界上地震多发国家之一，加强地震监测能力的研究对提高我国防震能力，维护人民生命财产安全具有重要的意义。

由于地震发生前电磁场效应现象比较明显，本文基于GPS观测数据，对地震电离层(TEC)的异常变化情况进行研究分析。

关键字：GPS；TEC；异常；地震一、前言地震预测目前是世界上一个亟待解决的科学难题。

由于地震形成于地下较深处的复杂地质环境下，人们对地震的形成机理缺乏足够的认识，因此，地震预测水平的提高面临着巨大的挑战。

我国是世界上地震多发国家之一，形势的严峻性使得我国需要加强地震监测能力的研究，使用新的观测技术以弥补目前地震观测过程中的不足。

这对提高我国防震能力，维护人民生命财产安全具有重要的意义。

近几年来，科学家们发现地震发生前电磁场效应现象比较明显，说明地震过程并不只是地球岩石圈的单一运动，也能够透过电磁场效应反映到大气层、电离层上。

根据这一机理，本文基于GPS观测数据，对地震电离层(TEC)的异常变化情况进行研究分析。

二、GPS监测技术简介（一）GPS全球定位系统(GPS)是一种应用非常普遍的全球定位测量系统，该系统主要包括三部分：空间星座部分、地面监控部分和用户设备。

GPS是基于GPS信号进行定位测量的，GPS卫星信号主要包括三种分量，即载波、测距码以及数据码，这些信号都是基于一个基本频率的控制产生的。

目前在GPS定位观测技术中，被广泛采用的观测量主要包括码相位观测量与载波相位观测量两种。

（二）应用GPS反演TEC电离层作为一种弥散介质能够对电磁波的传播产生影响，如果所有自由电子的含量都在同一个单层面上进行表示，就可以应用电离层对电磁波的折射效应和GPS测量数据对信号传播路径上的电子含量(TEC)进行反演，这样就能够对电离层的电子浓度变化进行监测。

GPS反演TEC主要包括数据读取和TEC解算两部分，具体的实现流程如下图所示：图1 GPS数据计算TEC实现流程三、TEC异常研究分析（一）TEC异常检测方法常用的TEC异常检测方法包括如下两种：1、包络线法包络线主要是指TEC时间序列曲线上异常判断的上峰值点与下峰值点之间连接的两条曲线，它代表的数值是TEC时间序列的异常检验阈值，通常取标准偏差的k倍(k为自然数)。

多系统GNSS电离层TEC高精度建模及差分码偏差精确

多系统GNSS电离层TEC高精度建模及差分码偏差精确一、引言全球导航卫星系统（GNSS）是一种利用地球上的多个卫星系统提供位置、速度、时间等信息的技术。

它由美国GPS、欧洲伽利略、中国北斗、俄罗斯GLONASS等多个卫星系统组成。

然而，GNSS在其信号传输过程中会受到电离层对电磁波的影响，这会导致接收器接收到的信号的传播速度和相位被略微改变。

因此，对电离层对GNSS信号的影响进行建模和分析至关重要，这对GNSS导航精度和可靠性有巨大影响。

本文将介绍如何使用多系统GNSS电离层TEC高精度建模，并利用差分码偏差进行精确计算。

二、多系统GNSS电离层TEC高精度建模电子总含量（TEC）是指在一个垂直于地球磁场方向上的立方体内电子密度的积分。

通过测量该量值，可以获得电离层对GNSS信号传播的影响程度。

多系统GNSS电离层TEC高精度建模的过程可以分为以下几步：1. 将GNSS接收器接收到的信号处理为相位数据和伪距数据。

2. 根据GNSS卫星系统的不同，选择相应的TEC模型进行建模。

3. 利用相位数据和伪距数据计算TEC值。

4. 根据计算得到的TEC值，推算出GNSS信号传播速度和相位修正值。

5. 利用相位修正值和伪距数据进行差分码偏差计算。

因此，多系统GNSS电离层TEC高精度建模的关键在于选择合适的TEC模型进行建模，该模型需要考虑到电离层的时空变化以及各种因素的影响，如太阳活动性、季节变化、地理位置等。

三、差分码偏差精确计算差分码偏差是指在两个接收器之间，由于电离层的影响导致伪距测量值的差异。

通常情况下，差分码偏差可以通过计算两个接收器的伪距观测值之差来获得。

差分码偏差的计算需要考虑到接收器所处的地理位置、卫星轨道以及电离层的情况等因素。

因此，需要使用高精度建模和计算方法来获得准确的计算结果。

常用的差分码偏差计算方法包括单点差分法和基站网差分法。

其中单点差分法是一种较为简单的方法，但其计算结果受到接收器位置的限制。

基于TEC数据的含电离层闪烁卫星导航信号模拟

收稿日期：２０２２－０７－２０基金项目：国家重点研发计划（２０２０ＹＦＢ０５０５６０３）引用格式：卢丹，李宇鹏，钟伦珑，等．基于ＴＥＣ数据的含电离层闪烁卫星导航信号模拟［Ｊ］．测控技术，２０２３，４２（８）：７１－７５．ＬＵＤ，ＬＩＹＰ，ＺＨＯＮＧＬＬ，ｅｔａｌ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳａｔｅｌｌｉｔｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｉｇｎａｌｗｉｔｈＩｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃＳｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＴＥＣＤａｔａ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，４２（８）：７１－７５．基于ＴＥＣ数据的含电离层闪烁卫星导航信号模拟卢　丹，李宇鹏，钟伦珑，胡铁乔（中国民航大学智能信号与图像处理天津市重点实验室，天津　３００３００）摘要：电离层闪烁导致卫星导航信号在传播过程中幅度与相位发生随机波动，严重影响接收机的性能。

为模拟真实的受电离层闪烁影响的卫星导航信号，以供接收机进行性能测试，提出了基于电离层总电子含量（ＴｏｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｎＣｏｎｔｅｎｔ，ＴＥＣ）数据的电离层闪烁仿真方法。

该方法通过输入卫星观测文件与导航电文获得电离层的ＴＥＣ和仰角，利用ＴＥＣ数据和各卫星仰角，估计出受电离层闪烁影响的各卫星导航信号幅度闪烁指数和相位闪烁指数，结合Ｃｏｒｎｅｌｌ模型实现卫星导航信号模拟。

该方法充分考虑了卫星导航信号闪烁指数获取困难，以及电离层闪烁对不同卫星导航信号的影响，能够高保真反演卫星导航信号。

试验结果表明，该方法反演的电离层闪烁与实际发生的闪烁具有良好的一致性。

关键词：卫星导航系统；电离层闪烁；总电子含量；Ｃｏｒｎｅｌｌ模型；闪烁指数中图分类号：Ｖ２４１６文献标志码：Ａ文章编号：１０００－８８２９（２０２３）０８－００７１－０５ｄｏｉ：１０．１９７０８／ｊ．ｃｋｊｓ．２０２３．０８．０１１ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳａｔｅｌｌｉｔｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｉｇｎａｌｗｉｔｈＩｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃＳｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＴＥＣＤａｔａＬＵＤａｎ牞ＬＩＹｕｐｅｎｇ牞ＺＨＯＮＧＬｕｎｌｏｎｇ牞ＨＵＴｉｅｑｉａｏ牗ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ牞ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ牞Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００牞Ｃｈｉｎａ牘Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｃａｕｓｅｓｒａｎｄｏｍａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ牞ｗｈｉｃｈｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｒｅａｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒｒｅｃｅｉｖｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔ牞ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｃｏｎｔｅｎｔ牗ＴＥＣ牘ｄａｔａｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂｙｉｎｐｕｔｔｉｎｇｓａｔｅｌｌｉｔｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｆｉｌｅｓａｎｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｅｓｓａｇｅｓ牞ｔｈｅＴＥＣａｎｄｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｒｏｕｇｈＴＥＣｄａｔａａｎｄｔｈｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｓａｔｅｌｌｉｔｅ牞ｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘａｎｄｐｈａｓｅｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｅａｃｈｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎａｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄ．ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＣｏｒｎｅｌｌｍｏｄｅｌ牞ｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｕｌｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｓｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓ牞ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓ牞ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅｔｒｉｅｖｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｗｉｔｈｈｉｇｈｆｉｄｅｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｒｅｔｒｉｅｖｅｄｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ牷ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ牷ｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｃｏｎｔｅｎｔ牷Ｃｏｒｎｅｌｌｍｏｄｅｌ牷ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ电离层闪烁会导致卫星导航信号的幅度与相位发生随机波动，严重影响接收机的性能，当多颗卫星同时发生闪烁时，甚至会导致接收机无法工作［１－２］。

利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性

利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性余涛;万卫星;刘立波;唐伟;栾晓莉;杨光林【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2006(049)004【摘要】利用太阳活动高年(2000年)IGS提供的全球TEC数据,采用傅里叶展开的方法,分析了白天电离层TEC周年和半年变化的全球特征.结果显示:电离层TEC周年变化幅度在南北半球中高纬度地区较大、赤道和低纬地区很小.半年变化的幅度在"远极地区"(远离地球南北地磁极点的东北亚和南美地区)比"近极地区"(靠近地球南北地磁极点的北美和澳大利亚)大得多.进一步的统计显示,全球大部分地区TEC 在春秋月份出现最大值,北半球近极地区最大值在冬季出现.南半球的南美和澳大利亚部分地区,最大值出现在夏季.同样,采用傅里叶方法分析了中性大气模式MSIS90计算的全球大气原子分子浓度比值([O/N2])的数据,发现在南北半球中高纬度地区,中性成分[O/N2]周年变化幅度较大且有明显的冬季异常现象,依据Rishbeth等提出的理论,我们认为大气成分[O/N2]可能对TEC周年变化的产生有重要作用,并且也是TEC在近极地区出现冬季异常现象的主要原因.TEC半年变化的全球分布特征形成的原因较复杂,我们初步分析可能是由于中性成分[O/N2]、太阳天顶角控制的电离层光化学产生率变化共同作用而产生的.【总页数】7页(P943-949)【作者】余涛;万卫星;刘立波;唐伟;栾晓莉;杨光林【作者单位】中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,北京,100081;中国气象局国家空间天气监测预警中心,北京,100081;中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100029;中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100029;中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100029;中国气象局国家空间天气监测预警中心,北京,100081;中国气象局国家空间天气监测预警中心,北京,100081;中国气象局国家空间天气监测预警中心,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】P3【相关文献】1.利用IGS的GPS资料确定全球电离层TEC的初步结果与分析 [J], 袁运斌;欧吉坤2.利用IGS-TEC数据分析中国华南地区电离层赤道异常北驼峰的变化特征 [J], 黄林峰;蒋勇;王劲松;黄江3.利用COSMIC数据分析全球对流层顶温度和高度的变化特性 [J], 袁(韦华);徐寄遥;马瑞平4.利用 IGS 数据分析伊朗、巴基斯坦两次强震前的 TEC 异常 [J], 齐曙光;王曦;郭广猛5.利用IGS数据分析伊朗、巴基斯坦两次强震前的TEC异常 [J], 齐曙光;王曦;郭广猛;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

由GPS探测的Sumatra地震前电离层异常研究

由GPS探测的Sumatra地震前电离层异常研究周长志;张珂;张海平;高士民;陈钰【摘要】2016年3月2日苏门答腊发生Mw7.8级地震.为了研究此次地震与电离层的耦合关系,采用欧洲定轨中心提供的Global Ionosphere Map(GIM)数据,利用滑动四分位距法探测了震中的TEC时间序列.在排除太阳与地磁活动的干扰后,结果发现在震前第8d震中地区电子含量明显降低,coco观测站也观测到TEC负异常现象.全球TEC异常分布图显示TEC异常持续约6h,最大幅度达到-6TECU.异常区域主要出现在孕震区内,最大异常区域并不垂直于震中位置,而是出现在靠近赤道异常边界的一侧,但是对应磁共轭区内并无明显TEC异常出现,这可能是Suma-tra地震的电离层前兆之一.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)004【总页数】5页(P71-75)【关键词】电离层异常;Sumatra;地震;滑动四分位距法【作者】周长志;张珂;张海平;高士民;陈钰【作者单位】山东省国土测绘院,山东济南 250102;山东省国土测绘院,山东济南250102;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛 266590;山东省国土测绘院,山东济南 250102;山东省国土测绘院,山东济南 250102;山东省国土测绘院,山东济南 250102【正文语种】中文【中图分类】P228地震是地球上发生最频繁，造成损失最严重的自然灾害之一，21世纪初发生的苏门答腊地震、汶川地震、海地地震等一系列大地震造成了非常惨重的损失，因此对地震活动的监测与预警是十分必要的. 以往我们主要通过仪器对地震带的地壳形变、重力异常等参数进行地震前兆研究，但是阿拉斯加大地震前孕震区发现有电离层异常扰动现象，这为地震预报提供了一个新的途径[1-5]. 郭金运等[6]分析了2012年4月2日的苏门答腊地震与墨西哥地震，发现在震前第11d和第3d孕震区内分别发生了电子含量增强和减弱现象，且对应的磁共轭区内也出现了电子含量异常现象. 李旺等[7-8]分析了2008年5月12日汶川地震与2011年3月11日东日本大地震前的电离层变化状态，发现两次地震前第3d孕震区都发现了明显的电离层增强现象，TEC与foF2等参数增幅达45%. 大量的统计结果证明了地震-电离层效应确实存在，且电离层异常概率与临震时间成反比[9-12]. 印度尼西亚是世界上地震灾害最严重的国家之一，2004年12月26日的苏门答腊大地震曾造成了20多万人死亡的惨剧，因此对该地区的地震前兆进行研究具有重要意义.2016年3月2日苏门答腊岛发生了Mw7.8级地震，我们将采用欧洲定轨中心的提供的GIM数据，利用滑动四分位距法分析震中地区的电子含量变化，判断电离层异常与苏门答腊地震的相关性。

GPS接收机测量电离层TEC的数据处理方法

GPS接收机测量电离层TEC的数据处理方法
张东和;曹冲
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】1995(010)003
【摘要】介绍了应用ＧＰＳ卫星接收机ＳＮＲ－８Ｃ进行电离层ＴＥＣ观测的数
据处理方法，并给出了部分数据处理结果。

其中包括应用ＧＰＳ双频信号进行ＴＥＣ计算的原理，应用卫星星历参数计算各时刻电离层质心点的经度及卫星仰角和方位角，以及ＴＥＣ的周日变化，逐日变化及一次卫星通过时ＴＥＣ的时空变化结果，讨论了该方法的误差来源及与ＮＮＳＳ方法，法拉第旋转测量ＴＥＣ的比较。

应用ＧＰＳ方法测量ＴＥＣ具有很大的优点，具有高精度及
【总页数】5页(P84-87,96)
【作者】张东和;曹冲
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN011.2
【相关文献】
1.多通道GPS定时接收机的测量数据处理方法和结果比较 [J], 胡锦伦
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3.借助连续的GPS TEC测量记录到的地震前电离层异常 [J], J. Y. Liu;Y. J. Chuo;S. J. Shan;Y. B. Tsai;Y. I. Chen;S. A. Pulinets;S. B. Yu;马洁美
4.利用双频GPS观测量对高原地区(昆明)电离层TEC的研究 [J], 朱勇; 杨忠祥
5.基于VLBI和GPS测量2009年7月22日日全食期间电离层TEC变化 [J], 舒逢春;郭丽;刘敏;郑为民;王伟华;叶其欣;艾力.玉苏甫;近藤哲朗;市川隆一
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基于短波段电离层探测数据分析地下核爆引起的电离层扰动

基于短波段电离层探测数据分析地下核爆引起的电离层扰动冯晨瑞;冯静;李雪;王严;鲁转侠;李春晓;曹博鑫【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2024(24)6【摘要】同全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)获取电离层总电子含量(total electron content, TEC)数据相比,传统的电离层垂测、斜测等短波段数据具有特征参数丰富、高度分辨率高、历史数据多等优点。

为利用电离层垂测和斜测数据,研究地下核爆引起的电离层扰动。

利用2016年1月6日朝鲜地下核试验当天的斜测、垂测数据分析电离层扰动现象。

结果表明,本次地下核爆造成的行波电离层扰动为小尺度电离层扰动,传播速度为150.3~158.7 m/s。

同时核爆发生后0.5 h在距离爆点421.4 km处,观测到F2层临界频率(critical frequency of the F2layer, foF2)较月中值增加了0.7 MHz,较1月5日、1月7日在协调世界时(coordinated universal time, UTC)2:00 UTC的增加了0.5 MHz,极有可能是地下核爆通过岩石圈-大气圈-电离层圈耦合机制造成电离层电子浓度增加。

本文分析结果与其他文献资料非常吻合。

由此可见,基于短波段电离层探测方式感知电离层扰动从而实现地下核爆炸事件的监测,是一种有效的核爆电离层效应监测手段,可与其他直接监测手段相印证,提高核爆事件监测能力。

【总页数】9页(P2213-2221)【作者】冯晨瑞;冯静;李雪;王严;鲁转侠;李春晓;曹博鑫【作者单位】中国电波传播研究所【正文语种】中文【中图分类】P352.7【相关文献】1.基于GNSS观测的地下核试验电离层扰动研究2.基于IGS数据分析台风"利奇马"引起的电离层TEC扰动3.基于GNSS数据的地震电离层扰动探测分析4.低空核爆炸引起的低电离层扰动效应因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。