基于GPS数据的近海区域电离层建模及其精度评估-论文.pdf

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1、第35卷第3期海洋测绘VOl_35．No．32015年5月HYDR0GRAPHICSURVEYINGANDCHARTINGMay，2015DOI：10．3969／j．issn．1671—3044．2015．03．007基于GPS数据的近海区域电离层建模及其精度评估吴显兵，徐天河，李施佳。(1．长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安710054；2．西安测绘研究所，陕西西安710054；3．中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083)摘要：电离层模型精度严重影响GPS单频用户的定位精度，而海洋区域的电离层建模精度受到布站条件的严重制约。基于日本海周边的GPS观测数据，

2、利用多项式函数进行日本海区域电离层建模，同时对频间硬件延迟进行估计。利用IGS提供的格网模型和频间硬件延迟数据，对所建立的日本海区域电离层模型精度及频间硬件延迟精度进行了评估。关键词：GPS；区域电离层模型；格网模型；电离层延迟；频间硬件延迟偏差中图分类号：P228．4文献标志码：B文章编号：1671—3044(2015)03—0029—03码间偏差，DCB)是获得电离层总电子含量绝对值的1引言关键。DCB被视为一种硬件延迟在不同频率问的电离层是日地空间系统的重要组成部分，其差值，其数值最大可达到数米的量级J，因此在区电离成分会造成电磁波的反射、散射和吸收等现域电离层建模中

3、必须予以考虑。文献[6]~[9]采象，故电离层会对电磁波的传播造成影响，严重用单站GPS观测数据进行了区域电离层建模，但单时会干扰无线电通信、导航定位及影响航天安站观测到的数据少，很难精确建立一定区域的电离全。因此，对电离层延迟误差的改正已经成为提层模型，一般采用多个GPS站观测资料进行区域电高卫星导航定位精度的关键问题之一。鉴于绝离层建模。电离层模型的建立不但可以利用双频数大多数导航定位用户使用的是单频接收机，他们据Ⅲ1，也可以利用多频数据，考虑到GPS三频卫只能通过使用电离层模型来改正电离层延迟误星还比较有限，本文采用日本海周边IGS跟踪站的差。因此，电离层模型的精度在

4、很大程度上决定GPS双频观测资料进行Et本海域的电离层建模，并了导航定位的性能。服务于单频高精度实时导对精度进行了评估，以验证基于沿海监测站的局部航的广域差分技术¨通过建立区域电离层延海域电离层建模精度，相关理论方法对利用我国北迟模型，能较精确地计算出模型区域内的电离层斗系统观测数据建立近海区域电离层模型具有重要延迟量，其主要采取在一定的区域均匀布设大量的借鉴意义。的地面GNSS监测站来完成，如美国的WAAS系2区域电离层模型统和欧洲的EGNOS系统，但是在海洋上无法建立地面站，只能基于沿海监测站数据来建立电离在区域电离层建模的模型选择方面，多项式模层模型，因此基于沿海监测

5、站观测数据建立海洋型由于其模型简单、易于实现，是一种常用的建立局区域电离层模型一直是电离层建模研究的一项部地区的电离层模型J。其基本原理是：首先利用重要内容。双频GPS观测资料测定信号传播路径上的电离层对于区域电离层建模国内外学者进行了广泛的总电子含量(TEC)，然后将天顶方向上的总电子含研究，常用的具有代表性的区域电离层建模方法有：量看作是纬差和太阳时角差的函数，即可建立一段多项式模型、球谐函数模型以及格网法。同时，在区时间内覆盖各基准站的区域电离层模型。若考虑频域电离层建模中，求取频间硬件延迟偏差(也称作间硬件延迟偏差，电离层多项式模型可以表收稿日期：2o15—03—2

6、1；修回日期：2015-04—28基金项目：国家自然科学基金(41204020)。作者简介：吴显兵(1972．)，男，四川宣汉人，副研究员，主要从事卫星导航系统建设及应用研究。第3期吴显兵，等：基于GPS数据的近海区域电离层建模及其精度评估310．06m。且大多数偏差平均值的结果在0．45m以4结束语内，可见，实验获得的DCB精度较高。为进一步分析卫星DCB的精度，基于7天数据结果，对区域模利用9个测站7天的GPS观测数据进行了日本型和格网模型获得的24颗卫星DCB差值的绝对值海区域电离层建模，使用IGS提供的格网模型及卫星进行求平均，获得每一天的卫星DCB偏差平均值，和接

7、收机频间硬件延迟偏差数据作为参考，对区域电并计算它的标准偏离(STD)值，其结果见表2。离层模型进行了评估。结果表明：7天的结果中区域O7电离层模型与格网模型获得的GPS．频率上的电离06层误差差值的平均值均小于0．8m；区域电离层模型与格网模型获得的卫星频问硬件延迟偏差差值的平均值均小于0．7m；大多数测站频间硬件延迟偏差差。1值小于0．5m。从评估统计结果可以看出，本文给出的沿海区域电离层模型与IGS提供的格网模型数据结果具有很好的一致性。该建模方法对于利用北斗图2利用多天数据获取的卫星频间硬件延迟偏差平均值数