北斗卫星导航系统电离层模型应用评价

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1、第１卷第３期导航定位学报Ｖｏｌ．１Ｎｏ．３２０１３年０９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１３北斗卫星导航系统电离层模型应用评价申俊飞，郑冲，郭海荣，唐斌（北京卫星导航中心，北京１０００９４）摘要：利用北斗接收机接收到的北斗系统Ｋ８电离层模型，与同时段欧洲定轨中心提供的电离层模型为基准进行对比，对北斗卫星导航系统在不同地区不同时段的改正效果进行分析；并以中纬度北京地区为例对不同电离层改正模型下的定位误差进行分析比较，从而对北斗系统Ｋ８电离层模型的改正效果进行评价。关键词

2、：北斗卫星导航系统；电离层模型；导航接收机；定位误差中图分类号：Ｐ２２８．４文献标识码：Ａ文章编号：２０９５－４９９９（２０１３）０３－００３６－０３ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＢｅｉＤｏｕＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍＩｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃＭｏｄｅｌＳＨＥＮＪｕｎ－ｆｅｉ，ＺＨＥＮＧＣｈｏｎｇ，ＧＵＯＨａｉ－ｒｏｎｇ，ＴＡＮＧＢｉｎ（ＢｅｉｊｉｎｇＳａｔｅｌｌｉｔｅＮａｖｉｇａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｒｔｉｃｌｅｅｖａｌｕａｔｅｓｔｈｅＢｅｉＤｏｕｎａｖｉｇ

3、ａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ（ＢＤＳ）ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｍｏｄｅｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｂａｓｅｄｏｎｎａｖｉｇａ－ｔｉｏｎ－ｒｅｃｅｉｖｅｒｓｉｎｇｌｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｒｅａｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅＧＩＭｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｍｏｄｅｌ．ＲｅａｌｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｎＢｅｉｊｉｎｇａｒｅａＢｅｉＤｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅ

4、ｓｙｓｔｅｍｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｍｏｄｅｌｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎＧＰＳｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｍｏｄｅｌｏｎｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｕｓｅｒｓｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＢｅｉＤｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ；ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃｍｏｄｅｌ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ－ｒｅｃｅｉｖｅｒ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｅｒｒｏｒ性较好，电离层周日变化也与之吻合，适宜于电离１引言层周日尺度上的模型参数化（振幅、周期等）。电离层延迟是影响卫星导航定位的最主要因欧洲定轨中心（ｃｅｎｔｅｒｆｏｒｏｒｂｉ

5、ｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ素，尤其对于单频接收机用户，电离层延迟是一ｉｎＥｕｒｏｐｅ，ＣＯＤＥ）采用分布在全球１５０多个ＧＰＳ个严重影响定位精度的误差源。美国全球卫星定站点的观测数据后处理得到１５阶球谐系数，进而位系统（ｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ＧＰＳ）作为全可以得到２ｈ一组的全球电离层图（ｇｌｏｂａｌｉｏｎｏ－球卫星导航定位系统之一，市场应用占有率最为ｓｐｈｅｒｉｃｍａｐ，ＧＩＭ），给出了纬度范围－８７．５°－广泛，ＧＰＳ每天（有时长达３－７ｄ）发播一组日固８７．５°，间隔２．５°；经度范围－１８０°

6、－１８０°，间隔５°［１－２］地磁坐标系下的Ｋｌｏｂｕｃｈａｒ８（简称ＧＰＳＫ８）格网点上的天顶方向上的总电子含量（ｖｅｒｔｉｃａｌ参数电离层模型供单频用户使用，对电离层的改正ｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｃｏｎｔｅｎｔ，ＶＴＥＣ）。可见ＧＩＭ是基于［３－７］精度在６０％左右，其优点是可以较好地反映电离ＧＰＳ观测值建立的电离层模型，是一种特殊的经验层的分布受地球磁场的影响，缺点是日固地磁系在模型，是依据某一时段中在某一个区域内实际测定描述电离层周日尺度上的变化参数时会产生扭曲。的电离层延迟采用数学方法拟合出来的一个模型，我国北斗卫

7、星导航系统（ＢｅｉＤｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎ根据ＧＩＭ可以插值得到介于上述经纬度范围内任意ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ，ＢＤＳ）每２ｈ更新发播一组日固地点的ＶＴＥＣ。因此可以作为电离层研究的依据。理坐标系下Ｋｌｏｂｕｃｈａｒ模型的８参数电离层模型本文首先对ＢＤＳＫ８模型、ＧＰＳＫ８模型和［８］（简称ＢＤＳＫ８）提供给用户使用，其形式与ＧＰＳＧＩＭ模型进行了介绍，然后以ＧＩＭ为基准从地域［２，９－１１］Ｋ８较相似。其优点是地理经度与时间的统一和时间上对ＢＤＳＫ８模型的电离层改正效果进行了收稿日期：２０１３－０４－１５基金项目：

8、国家自然科学基金（４１１０４０２２）。第一作者简介：申俊飞（１９７５），男，河南邓州人，工程师，主要从事卫星导航定位研究。第３期申俊飞，等：北斗卫星导航系统电离层模型应用评价３７分析；另外分别利用ＢＤＳＫ８和ＧＰＳＫ８两种电离１．５ｍ以内。层改正模型，计算统计和分析中纬度北京