地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

GNSS电离层建模及应用

为了深入研究电离层三维结构,1986Austen在国际上率先提出了电离层层析成像(CITComputerized Ionospheric Tomography)的思想。电离层层析克服了单层电离层模型的局限性,其结果不但可以反映电离层的水平变化,而且可以反映电离层的垂直结构。由于GNSS测站分布的稀疏性,使得电离层电子密度重构必然是一不适定反问题。申请人研究提出了一种基于静态或扰动条件下的总变差最小化的三维迭代重建算法。通过GPS的模拟数据和实测数值试验,与改进的代数重建方法相比,新算法显著地提高了重建精度。另外,在电离层层析成像过程中,联合迭代重构算法是一种常用的反演算法。然而,该算法迭代收敛较慢,反演结果精度不高。为此,申请人发展了一种自适应的联合迭代重构算法,该算法利用上一轮的电离层电子密度反演结果,自适应的调整松弛因子和加权参数,其反演结果精度优于常用的联合迭代重构算法。我们还进行了磁暴期间电离层变化探测研究。利用GNSS技术,在中国区域上空监测到一次持续40分钟的行进式扰动,并确定了其扰动参量。从层析的剖面图可以清楚地观测到此扰动在F2层的波状结构,及其随时间从北向南的传播过程。成果相继发表在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing和《地球物理学报》上。

 

在利用GPS计算得到的湿延迟反演水汽含量时,大气加权平均温度是需要用到的一个重要参数。在之前构建的利用测站三维坐标和年积日直接计算全球加权平均温度的GWMT模型序列(GWMT-IGWMT-II)的基础上,进一步考虑的加权平均温度昼夜周期性的变化特征,并估计每个周期的初始相位,构建了一个精度和时间分辨率更高的全球经验模型GWMT-。进一步研究发现,加权平均温度除与地表温度高度相关,还和地表水气压高度相关。由此考虑季节和地理环境的变化,采用附加年周期和半年周期的三角函数去拟合反映季节和地理环境变化的残差项,确定了加权平均温度和地表温度及地表水汽压的关系,建立了顾及多影响因子的改进的模型。通过探空资料、GGOS数据和COSMIC掩星数据的测试,新模型显示出全球一致的高精度,其精度比当前广泛采用的Bevis加权平均温度模型提高1K左右。基于非气象参数的对流层延迟估计建模的研究日趋成熟,其应用范围也不断拓宽。从定位精度和收敛时间两个方面分析了非气象参数的对流层延迟模型在精密单点定位中的应用,其应用效果,经过实验验证,在应用了非气象参数估计模型以后,使精密单点定位的收敛时间加快了约27%,在短时间内就能获得良好的定位精度。 成果相继发表在Journal of GeodesyGeophysical Journal InternationalJournal of Navigation上。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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