多频GNSS电离层折射误差修正方法CSCD

针对电离层折射误差较大的特点,分别对GPS(Global Positioning System)和BDS(Bei Dou Navigation Satellite System)的单一频率的电离层折射误差进行了分析,并将不同频率进行线性组合,计算出组合后的电离层折射误差。此方法修正了双频一阶项、三频一阶项和三频二阶项电离层折射误差。由于电离层延迟修正的同时会放大观测噪声,为此分析比较了不同频率组合修正后的观测噪声,为最佳频率组合的选取提供了理论方法。     

基于空间统计方法的电离层折射修正技术

针对中国上空电离层所具有的特殊性和GPS观测站在中国西部分布相对稀疏的特点, 尝试探索中国卫星增强系统电离层时延信息修正技术, 为卫星导航定位以及遥感、遥测等空间应用工程的电波修正提供数据. 利用中国地壳形变监测网提供的双频GPS数据, 以空间统计方法为主要工具, 给出了普通Kriging电离层估计算法, 构建了平静期和磁暴期电离层理论变异模型, 详细分析了电离层折射修正的精度. 结果表明, 将空间统计方法应用于卫星增强系统中的电离层时延改正问题, 有利于提高增强系统的电离层折射修正精度, 特别是在观测样点相对较少的情况下, 有利于系统完整性的实现.      

WAAS系统中电离层折射校正的新方法及计算结果

电离层介质的色散性是影响电磁波信号进行卫星导航定位精度的重要因素之一.配合北斗二代分系绩研制任务,提出了一种新的电离层折射校正算法,并利用2000年7月1日到3日的双频GPS观测数据对6个用户站进行试算,进一步将试算所得均方根误差和电离层网格算法得到的误差进行比较.结果表明,对于中纬区域的用户站,估算的TEC误差约为0.5 m左右;而低纬用户误差相对增大,为1 m左右.文中给出的算法与电离层网格模型所提供的精度相差不多,在未来中国自主的卫星增强系统中采用新方法进行电离层进行修正是可行的及有效的.      

随星而动:谈望远镜的转仪钟

望远镜的转仪钟，是驱动望远镜以天体周日运动的速度绕极轴旋转的机械转动装置。19世纪时，仪器转动的动力由重锤或发条给出，仪器速度的恒定也是靠机械离心调速来达到。现代的大型望远镜或普及型望远镜一般都采用各式的电机驱动．经过变速而达到恒动的目的。为了取得一张理想的天体摄影作品，高精度的望远镜驱动系统——转仪钟是必不可少的。因为一个暗弱天体的拍摄往往需要数分钟、数十分钟乃至几小时的跟踪．还要考虑极轴调整误差、蒙气差等因素，另外对赤经和赤纬的微调也有较高的要求。如果是较高级的天文望远镜，还包括赤经和赤纬的快动、慢动及微动。     

Measurement Error and Correction or the Ionospheric Effect

电磁波经过电离层传播时会受到电离层折射的影响而产生延迟,星载接收机探测到的时间是信号延迟之后的到达时间．某次实验数据显示,一些波段的瞬态电测辐射信号的群时延之差可达10^5ns数量级,这在对信号源进行时差定位时是不能直接运用的．为有效消除电离层延迟的影响,将双频修正法应用于某项工程中,利用接收到的实验数据求解出电离层的TEC（电离层总电子含量）,并在此基础上对信号到达星载接收机的时间进行修正．最后,对修正结果进行了验证,给出了误差来源．     

电离层效应的测时误差及其修正

电磁波经过电离层传播时会受到电离层折射的影响而产生延迟, 星载接收机探测到的时间是信号延迟之后的到达时间. 某次实验数据显示, 一些波段的瞬态电测辐射信号的群时延之差可达105ns数量级, 这在对信号源进行时差定位时是不能直接运用的. 为有效消除电离层延迟的影响, 将双频修正法应用于某项工程中, 利用接收到的实验数据求解出电离层的TEC(电离层总电子含量), 并在此基础上对信号到达星载接收机的时间进行修正. 最后,对修正结果进行了验证, 给出了误差来源.      

1995年10月24日日食电离层效应的模式化研究

利用一个二维纬电离层理论模式模拟１９９５年１０月２４日日全食条件下东亚低纬电离层演变,探索低纬日食电离层效应。模式计算结果显示：日食散间日食区电离层电子与离子光致电离产生率减少使得Ｅ－Ｆ１区电离层光食效应显著,而较高部份电离层对日食影响的响应延迟。     

超高频无线电波经过三维不均匀电离层的折射效应

本文导出超高频无线电波经过三维不均匀电离层折射误差的计算公式。包括无线电波和无线电脉冲的到达角误差,相位延时误差和群延时误差。电离层引起的折射误差展开成1/f的幂级数。由于高级项误差的表示式太复杂,所以本文只给出到第三级效应。考虑到一些跟踪定位系统已经具有修正电离层一级效应的能力,故计算二级、三级效应会有助于估计消除一级效应后的剩余误差。      

中性风和垂直漂移对低纬F区电离层影响初析

利用二维低纬电离层－等离子体层时变理论模式,模拟太阳活动高年春分条件下垂直漂移和中性风强度改变对低纬F区电离层参量的影响.模式在所考察的磁子午面内求解等离子体输运方程,给出离子浓度和速度随纬度、高度、地方时的变化.模式计算结果显示,调整垂直漂移和中性风强度对低纬F区电离层电子浓度的影响与电离层所处磁纬、垂直漂移和中性风作用时段等有关,呈现出一些新特点.结果对分析不同条件下垂直漂移和中性风对低纬F区电离层影响具有一定的指导意义.      

基于IGS电离层TEC格网的扰动特征统计分析

电离层总电子含量（TEC）是研究空间天气特性的重要参量,通过分析电离层TEC,可以了解空间环境的变化特征.利用IGS提供的1999—2016年全球电离层TEC格网数据,按照地磁纬度将全球划分为高、中、中低、低磁纬四个区域,计算不同区域的电离层扰动;利用大量统计数据选取电离层扰动事件的判定阈值,分析电离层扰动与太阳活动、时空之间的关系;计算电离层扰动指数与地磁活动之间的相关系数.结果显示:电离层扰动与太阳活动变化具有较强的正相关特性.在太阳活动低年,电离层扰动事件发生的概率约为1.79%,在太阳活动高年发生扰动的概率约为10.18%.在空间分布上,无论是太阳活动高年还是低年,高磁纬地区发生扰动事件的概率均大于其他磁纬出现扰动事件的概率.计算得到的中磁纬和中低磁纬地区电离层扰动指数与全球地磁指数Ap的相关系数分别为0.57和0.56,说明电离层扰动指数与Ap具有较好的相关关系;高磁纬电离层扰动指数与Ap的相关系数为0.44;低磁纬扰动指数与Ap的相关系数为0.39.以上结果表明,不同区域电离层扰动与全球地磁指数Ap的相关性不同,测定区域地磁指数可能会提高与电离层扰动的相关性.      

Analysis and improvement of ionospheric thin shell model used in SBAS for China region

The most frequently used mapping function for converting slant total electron content (STEC) to vertical total electron content (VTEC) uses a simplified ionospheric single layer model in satellite based augmentation system (SBAS). Aiming at ionospheric single layer model altitude variation, we analyzed the statistical characteristic of mapping function in systemic approach particular for the region of China, and then experimental mapping function was proposed. The experimental mapping function is used in SBAS ionospheric correction and the precision of vertical correction is compared with standard mapping function. The results show that conversion factor errors depend on latitude, time and elevation, experimental mapping function is helpful to the vertical TEC estimation and may improve the precision of SBAS ionospheric refraction correction especially for the low latitude region of China.     

Higher order ionospheric propagation effects on GPS radio occultation signals

With the increasing number of remote sensing satellites using the GPS radio occultation technique for atmospheric sounding, the estimation of higher order ionospheric effects and their mitigation have become relevant and important. Due to long ionospheric limb paths, GPS signals are strongly affected by ionospheric refraction during radio occultation. Standard dual-frequency GPS measurements may be used to estimate the first order term of the refractive index. However, non-linear terms such as the second and third order ionospheric terms and ray path bending effects are not considered in occultation measurements so far. Analysing selected CHAMP–GPS occultation events different higher order ionospheric terms are estimated and their effects on dual-frequency range estimation and total electron content (TEC) estimation are discussed. We have found that the separation between the GPS L1 and L2 ray paths exceeds the kilometer level during occultation for a vertical TEC level of more than 160 TEC units. Corresponding errors in the GPS dual-frequency range estimation and TEC estimation are found to exceed the meter and 10 TEC units level, respectively.     

The parameters of shock acoustic waves generated during rocket launches

We investigate the form and dynamics of shock acoustic waves (SAW) generated during the launching of rockets Proton and Soyuz from the Baikonur cosmodrome in 1998–2000. In spite of the difference of geophysical conditions, the ionospheric response for all launchings had the character of an N-wave with a period of about 300 s and with an amplitude far exceeding background fluctuations. The angle of elevation of the SAW wave vector varies from 30° to 65°, and the SAW phase velocity (800–1200 m/s) approaches the sound velocity at heights of the ionospheric F region maximum. The position of the SAW source, inferred by neglecting refraction corrections, corresponds to the segment of the rocket path at a distance no less than 700–900 km from the launch pad, which is consistent with the estimated delay time of SAW source triggering (250–300 s).     

电波极化面旋转特性研究

推导了电波极化面旋转角表达式, 利用实测电子浓度、地磁场磁感应强度模与磁倾角剖面,对定高载体、不同天线侧视方向与地球法线夹角、不同地区、不同频段、不同时段、不同太阳活动情况下的电波极化面旋转角进行了仿真, 并对仿真结果进行了分析, 得出了电波极化面旋转角的时域、地域、频域等规律和特性. 为这一领域的深入研究提供了参考.      

实时电离层格网数据精度评估

电离层延迟是制约单频接收机定位精度的重要误差源之一.为提高单频接收机的实时电离层改正精度，需要实时电离层数据.以中国科学院空天信息创新研究院提供的实时电离层数据为例，对比分析不同太阳活动期实时电离层数据及预报电离层数据与IGS最终电离层数据之间的差值以及不同太阳活动期、不同纬度测站的电离层数据对电离层延迟进行改正后得到的定位精度.结果表明:在低太阳活动期和高太阳活动期，实时电离层数据无法很好地反映大部分海洋上空的电离层变化特性；对不同太阳活动期，实时电离层数据在高纬度测站的定位精度优于预报数据和广播模型，在中纬度测站的定位精度略低于预报数据而与广播模型定位精度相当，在低纬度测站的定位精度略优于预报数据和广播模型.      

一种稀疏布站条件下的区域电离层改正方法研究

研究了WAAS卫星导航系统的格网电离层改正方法,分析了中国区域电离层分布特性,根据中国区域内稀疏布站的条件,MEO卫星和GEO卫星运动特点,以及C波段GEO卫星电离层延迟特性,提出了利用距离幂指数权重内插进行电离层延迟改正的方法。使用IGS公布的电离层数据,分别利用格网电离层权重方法和距离幂指数权重内插法进行Matlab仿真计算。然后,将结果与IGS事后精密产品进行比较,证明在中国区域内稀疏布站条件下,距离幂指数权重内插法对于电离层延迟具有较理想的改正效果。     

A Review of the Ionospheric Investigations in China: Progress During 2008—2010

In the ionospheric research, various progresses have been made during the last two years. This paper reviews the recent works of Chinese scientists. For convenience, the contents include: ionospheric storms and space weather; ionospheric irregularities and scintillation; ionospheric variability; ionospheric disturbances; ionospheric response to solar eclipses; ionospheric coupling with atmosphere and lithosphere; ionospheric climatology; ionospheric modeling; and ionospheric prediction and application.