几种电离层模型折射修正效果检验_陈学军

几种电离层模型折射修正效果检验
陈学军 ， 赵 军 ， 王西京 ， 陈建荣 ， 张 华 ， 杨慧影
） （ 西安卫星测控中心 · 西安 ·７ １ ０ ０ ４ ３
＊
摘 要 ： 航天工程任务对航天器外弹道测量数据的精度需求不断提高 ， 电离层折射误差已成为影响航天高精度测量 的主要误差源之一 。 目前国际上基于多种观测数据建立了多种电离层模型 ， 由于 模 型 使 用 的 数 据 和 算 法 不 同 而 有 不 同的修正精度 。 通过分析国内外常用的 Ｋ 克罗布歇 ） 模型 、 国际参考电离层模型和中国参考电离层模型的 ｌ ｏ ｂ ｕ ｃ ｈ ａ ｒ（ 特点 ， 利用 ３ 个电离层模 型 对 Ｓ 频 段 多 颗 在 轨 卫 星 ５ ０ 多 跟 踪 圈 次 的 实 测 外 测 数 据 进 行 修 正，以 星 载 Ｇ Ｐ Ｓ（ Ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ， 全球定位系统 ） 数据获取的精密 星 历 经 过 坐 标 变 换 、 测 站 与 卫 星 的 几 何 关 系 计 算 可 得 到 测 站 到 ｇ ｙ 卫星的距离 ， 将其作为标准值 ， 采用微波辐射计修正对流层折射误差后对 ３ 个电离层模型的修正结果进行比较检验 ， 结果表明中国参考电离层模型在中国区域的修正结果优于其他 ２ 个模型 ， 可为航天测控实时修正提供参考 。 关键词 ： 电离层模型 ； 电离层折射误差 ； 修正精度 ； 中国参考电离层模型 中图分类号 ：Ｖ ５ ５ ７＋ ． ５ 文献标志码 ：Ａ （ ） ６ ７ ４ ６ ２ ０ ２ ０ １ ６ ０ ３ １ ８ １ ７ ５ ０ ０ 文章编号 ：１ － － － ：１ ／ Ｄ Ｏ Ｉ ０ ． ７ ６ ４ ２ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ ５ ０ ０ ０ ６ ２ ０ ． ２ ０ １ ６ ３ １ ８ １ ７ － － － － ｊ
， ） （ ｉ ａ ｎ Ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｘ ｉ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ４ ３ Ｘ ， ：Ｗ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｏ ｆ ｓ ａ ｃ ｅ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｔ ｒ ａ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ － ｐ ｇ ｐ ｐ ｊ ｙ Ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｈ ｉ ｈ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｔ ｒ ｅ ｒ ｉ ｃ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍ ｅ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｍ ａ ｏ ｒ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｓ ｈ － ｇ ｐ ｙ ｊ ｇ ｐ （ ） ｉ ｏ ｆ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｍｍ ａ ｎ ｄ Ｔ Ｔ＆Ｃ ． Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｆ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｖ ａ ｒ ｉ ｅ ｔ ｎ － ｐ ｙ ｇ ， ｉ ｏ ｎ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｌ ｄ． Ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｇ ｐ ， ） ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｋ ｌ ｏ ｂ ｕ ｃ ｈ ａ ｒ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｅ（ Ｉ Ｒ Ｉ ｐ ｐ ｙ ｐ ）ｍ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｅ（ Ｃ Ｒ Ｉ ｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｈ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｌ ｄ． Ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｐ ｇ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｏ ｎ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ５ ０ｐ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｒ ｂ ｉ ｔ Ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｏ ｂ － － － ｙ ｇ ， ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ － ｐ ａ ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｆ ｒ ｏ ｍ ｈ ｉ ｈ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｅ ｈ ｅ ｍ ｅ ｒ ｉ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｒ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｇ ｐ ｇ ｐ ｐ ｐ ｐ ， ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｉ ｓ ｄ ｏ ｎ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ Ｃ Ｒ Ｉ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｔ ｗ ｏ ｍ ｏ ｄ － ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ｒ ｅ ｉ ｏ ｎ ． ｅ ｇ ： ； ；ｃ ；Ｃ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｅ ｐ ｐ ｐ ｐ ｙ （ ）ｍ Ｃ Ｒ Ｉ ｏ ｄ ｅ ｌ
第３ ５ 卷 第 ３ 期 ２ ０ １ ６年６月
飞行器测控学报 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ａ ｃ ｅ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ Ｔ Ｔ＆Ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｐ ｇ ｙ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ５Ｎ ｏ ． ３ Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０ １ ６
：１ ］． 引用格式 ： 陈学军 ， 赵军 ， 王西京 ， 等 ． 几种电 离 层 模 型 折 射 修 正 效 果 检 验 ［ 飞 行 器 测 控 学 报 ，２ ０ １ ６，３ ５（ ３） ８ １ Ｊ － ， ，Ｗ ， ］． ８ ７ ． Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｘ ｕ ｅ ｕ ｎ Ｚ ｈ ａ ｏ Ｊ ｕ ｎ ａ ｎ Ｘ ｉ ｉ ｎ ｅ ｔ ａ ｌ ．Ｖ ａ ｌ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｉ ｏ ｎ ｏ ｓ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ｄ ｅ ｌ ａ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ［ Ｊ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ １ ｊ ｇ ｊ ｇ ｇ ｐ ｙ ，２ ） ：１ Ｓ ａ ｃ ｅ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ Ｔ Ｔ＆Ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ０ １ ６，３ ５（ ３ １ ８ １ ８ ７ ． － ｐ ｇ ｙ
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； 修回日期 ：２ ； 网络出版时间 ：２ ： ０ １ ６ ２ ７ ０ １ ６ ５ ６ ０ １ ６ ６ ０ １ １ ０ ４： ０ ５ ０ １ ０ ０ ０ ３ ＊ 收稿日期 ：２ － － － － － － ／ ／ ／ ： ／ ／ 网络出版地址 ： ｔ ｔ ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ｅ ｔ ｋ ｃ ｍ ｓ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ １ １． ４ ２ ３ ０． ＴＶ． ２ ０ １ ６ ０ ６ ３ ０． １ １ ０ ４． ０ ０ ４． ｈ ｔ ｍ ｌ ｗｗｗ． ｈ ｐ —） ， ， ， ， 主要研究方向为测量数据预处理 。 第一作者简介 ： 陈学军 （ 男 硕士 高级工程师 ９ ６ ８ １ ： ， 男 ， 硕士 ， 工程师 ， 主要研究方向为测控数据处理 ；Ｅ－ｍ 通信作者简介 ： 赵军 （ ９ ７ ８—） ａ ｉ ｌ ｕ ｎ ｚ ｈ ａ ｏ ｗ ｓ １ ６ ３＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ １ ｊ ｇ
０ 引 言
电离层是 地 球 高 层 大 气 的 一 部 分 ， 大 约 在 ６ ０
０ ０ ０ｋ ｍ 的范围 ， 含有大量的自由电子与离子 。 ～２ 在无线电 测 控 频 段 上 ， 电 离 层 的 折 射 特 性 具 有 色 散性 ， 对不 同 频 率 的 无 线 电 波 会 产 生 不 同 程 度 的
２ Leabharlann Baidu ８
飞行器测控学报
第３ ５卷
折射误差 ， 电 离 层 对 电 波 折 射 的 影 响 随 频 率 的 增 高而减小
］ ［ ４ １ －
４ ０ ° Ｗ，６ ０ ° Ｅ～１ ５ ０ ° Ｅ） 电离层历史观测数据 ， 对亚 大地区电 离 层 参 数 与 太 阳 活 动 性 指 数 的 关 系 进 行 了非线性 回 归 ， 得 到 了 一 套 适 用 于 亚 大 地 区 的 相 关系数 Ｃｉ ， 并采 用 反 映 中 国 上 空 电 离 层 特 征 的 模 式参数 ， 提 出 了 更 适 用 于 中 国 的 参 考 电 离 层 模 式 — —Ｃ — Ｒ Ｉ模型 。 ． １ Ｋ ｌ ｏ ｂ ｕ ｃ ｈ ａ ｒ模型 １ ｌ ｏ ｂ ｕ ｃ ｈ ａ ｒ模型直观简洁地 反 映 了 电 离 层 的 周 Ｋ 日变化特 性 ， 根 据 电 离 层 延 迟 随 地 方 时 的 变 化 规 律 ， 将白天 的 电 离 层 时 延 看 作 是 余 弦 函 数 中 的 正 部分 ， 而晚 上 的 延 迟 则 作 为 一 个 常 数 处 理 ， 见 图 １。 为计算方便 ， 通常 将 整 个 电 离 层 压 缩 为 一 个 离 ［ ，３］ 。 地面 ３ ５ ０ｋ ｍ 的单层 ７－９ １