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GNSS广播电离层精度监测评估方法研究

程娜  
【摘要】:广播电离层模型是削弱电离层延迟误差的重要手段,是单频接收机提高导航、定位精度的有效途径。GNSS(包括GPS/BDS/Galileo)通过向用户发播电离层参数实现电离层延迟修正,同时GNSS系统通过不断完善监测网与处理策略优化和发展其全球广播电离层模型。随着GNSS应用日益广泛,各系统之间的兼容与互操作也相继开展。因此,在统一标准下开展卫星导航系统性能评估十分必要,其中,广播电离层精度监测评估是一项主要内容。为及时、准确地评估广播电离层精度需选择精度更高、可靠性更强的电离层评估基准以及适当的评估方法。目前,主要采用IGS(CODE)电离层格网(GIM)作为GNSS广播电离层精度评估的基准,然而考虑到CODE模型在我国区域内布站的不足,本文开展了基于改进CODE模型电离层格网评估,以及基于基准站实测电离层评估等方法的研究,并对GNSS广播电离层精度监测评估展开试验。主要研究内容与成果概括如下:(1)详细阐述了GNSS电离层建模及评估的基本理论,分析了电离层延迟误差的影响,给出了GNSS电离层延迟改正的模型与方法。(2)开展了以CODE GIM为基准的广播电离层精度的监测评估,分析了GPS/BDS/Galileo广播电离层模型改正精度。(3)顾及CODE模型在我国境内布站的不足,提出改进CODE模型(亦称CODE+模型)电离层格网评估法,通过增加国内监测站数据,提高了我国及周边地区的电离层建模精度,在此基础上开展了GPS/BDS/Galileo广播电离层精度监测评估试验。(4)基于实测数据建立的全球电离层基准,以基准站实测站星视线上电离层延迟为参考,实现了基于基准站实测电离层的GNSS广播电离层精度评估。(5)比较了基于CODE GIM、改进CODE模型GIM,以及基准站实测电离层评估三种GNSS广播电离层精度监测评估的优缺点。通过试验分析,结果表明三种方法评估结论一致,中国及周边区域BDS广播电离层模型精度高于GPS与Galileo,改正率平均75%左右,GPS模型精度最差;Klobuchar模型中、高纬度精度高于低纬度,表现出电离层明显的纬度相关特性。


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