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《利用球冠谐分析方法和GPS数据建立中国区域电离层TEC模型_柳景斌》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第33卷第8期武汉大学学报·信息科学版Vol.33No.82008年8月GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversityAug.2008文章编号:1671-8860(2008)08-0792-04文献标志码:A利用球冠谐分析方法和GPS数据建立中国区域电离层TEC模型1123柳景斌王泽民王海军章红平(1武汉大学测绘学院中国南极测绘研究中心,武汉市珞喻路129号,430079)(2青州市二炮士官学校训练团作战保障教研室,青州市,262500)(3武汉大学测绘遥感信息工程
2、国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079)摘要:利用GPS实测资料建立了中国区域电离层TEC球冠谐分析模型(sphericalcapharmonicanalysis,SCHA),评估了该模型的精度和有效性。结果表明,该模型有较高的拟合精度,其拟合残差约为±3TECU,且精度在时间和空间上分布较均匀。根据IGS分析中心发布的IONEX全球电离层数据(GIM),内插得到了区域内相应时段的平均电离层电子含量,并利用它对CSHA模型的零阶项系数C0,0所表示的区域平均电离层电子含量进行了检核。结果表明,二者具有
3、较高的一致性和相关性,其谱特征相关系数为0.993。由于SCHA模型较GIM模型利用了更多本区域的GPS观测数据,因此其拟合精度更高,拟合结果与实测数据更一致。对SCHA模型参数的时间序列进行谱分析,结果表明,该模型的模型系数较好地描述了区域电离层TEC的周期性变化特征。关键词:GPS;区域电离层模型;球冠谐分析模型中图法分类号:P228.42GPS是一种空基无线电卫星导航系统,由于电离层折射效应,无线电信号穿透电离层传播到1区域电离层TECSCHA模型地面接收机时会产生延时误差。对于地面非特许用户,自2000年
4、5月美国取消SA政策以后,电电离层的结构非常复杂,通常在离地面300[1]离层延迟误差成为最显著的误差源。利用～500km处,电离层中的自由电子密度最高,因GPS构建电离层TEC模型,一般有两类途径:参此,通常以高度为H的单层模型来描述整个电离数模型法和格网模型法。参数模型法比较直观,层。本文的建模分析也以单层模型为基础,选取[5]使用相对简便,但强调大范围拟合,难以顾及电离单层高度H=428.8km,投影函数为SLM投层的局部变化特性,精度通常受到限制;格网模型影函数(Sardon,1997),其表达式为:[2
5、]法则可借助合适的途径(如站际分区法),在尽mf(z′)=1/cos(z′)(1)可能确保局部电离层TEC拟合精度的条件下,实式中,z′为穿刺点处卫星的天顶距。利用投影函现较高的电离层TEC拟合精度。数,可以将GPS信号传播路径方向的电子含量E为了能较好地模拟区域电离层TEC,同时模投影到穿刺点处天顶方向的电离层电子含量Ev,型参数能描述区域电离层TEC的变化规律,本文关系式为Ev=mf(z)＊E。[3,4]将球冠谐分析的理论与方法应用于区域电离利用球冠谐分析方法建立区域电离层TEC层TEC的拟合,建立了区域电离
6、层TEC球冠谐模型的方法与步骤如下:分析(SCHA)模型。利用该模型分析了2004年1)选定所分析区域的球冠极点及球冠大小。中国区域GPS观测网络的数据,这为利用该模型本文分析的区域范围是北纬10°N～55°N,东经预报区域电离层TEC打下了基础。70°E～145°E,取(35°N,105°E)为球冠极点,半角收稿日期:2008-06-16。项目来源:国家测绘局“十一五”基础测绘计划资助项目;国家教育部留学回国人员科研启动基金资助项目;国家自然科学基金资助项目(40504002)。第33卷第8期柳景斌等:利用球冠
7、谐分析方法和GPS数据建立中国区域电离层TEC模型793θ0为30°。TWTF、URUM和LHAS)。本文对2004年全年2)确定阶数和次数,并计算缔合勒让德函数中国区域上述GPS站的观测数据进行了处理。的非整数阶nk(m)(第k个m次的阶数)。阶数数据采样间隔为30s,截止高度角为20°,穿刺点和次数的取值要与观测数据的分辨率相适应,分的覆盖区域范围是北纬10°～55°,东经70°～辨率ωmin与阶数个数的极大值Kmax有近似关145°,如图1所示。[3,6]系:θ0360°11Kmax≈+-(2)90°ωmi
8、n22综合考虑观测数据的空间分辨率以及模型的复杂度,本文阶数和次数分别取为8和6。3)建立球冠坐标系,并对观测数据进行坐标系转换。球冠坐标系为地心坐标系,以选定的球冠极点P(θN,λN)为球冠北极点,以通过该点和地理南极点的经线为经度零点,若地理坐标系下任图1GPS观测站分布图意一点Q的球面地心坐标为(β,λ),定义余纬θ=Fig.1DistributionofGPSSt
