利用GPS双频载波相位单历元解算电离层

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全球定位系统_GPS_技术的最新进展第五讲利用双频GPS观测值建立电离层延迟模型

文章编号 : 100723817 (2003) 0120041204 中图分类号 : P228 . 42 文献标识码 : B全球定位系统 ( GPS ) 技术的最新进展利用双频 GPS 观测值建立电离层延迟模型第五讲李征航1 赵晓峰2 蔡昌盛1( 1 武汉大学测绘学院 ; 2 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室 ,武汉市珞喻路 129 号 ,430079)摘要介绍了电离层的概况 , G P S 信号在电离层中的传播 ,电离层改正模型以及利用 G P S 双频观测值来建立电离层延迟或 V T E C 模型的原理、方法和结果。

关键词电离层 ;电离层延迟 ;总电子含量 ;穿刺点 ;格网模型分子和原子数很少 ,尽管太阳辐射的能量很强 ,但电子密度仍不大。

在电离层的下层虽然大气较为稠密 ,可供电离的中性气体分子和原子较为充足 ,但太阳光在穿过电离层的过程中其能量已逐渐损耗于电离的过程中而变得十分微弱 ,因而电子密度也很小。

在高度为 300 k m ～400 k m 的区间 ,大气仍有足够的密度 ,太阳辐射也保持相当大的能量 ,故电子密度可取得极大值。

电离层中大气的各种成份是分层分布的 ,使这些不同气体分子电离的太阳辐射的频谱段也各不相同 ,于是电离层就在不同高度处形成了几个电子密度的峰值区域 ,从低到高依次为 D 层 , E 层 , F 1 层和 F 2 层。

各层间没有明显的分界线 ,也没有非电离的空间间隔 ,详细情况见表 1 。

除了上述正规层次外 ,电离层中还存在不均匀结构。

它1 电离层电离层是高度约为 60 k m ～ 1 000 k m 范围内的大气层。

该区域内的大气分子和原子在太阳的紫外线、X 射线和高能粒子的作用下电离生成自由电子和正离子。

带电粒子在外加电磁场的作用下将随之振动 ,从而产生二次辐射 ,同原来的场矢量相加最终影响电离层的折射指数。

GPS电离层计算方法研究

GPS电离层计算方法研究
GPS电离层计算方法是指利用全球定位系统（GPS）信号在电离层中
的传播特性，进行电离层参数的推算和估计的方法。

电离层是指地球大气
层中高度在60公里至1000公里之间的区域，主要由被太阳光电离的气体
构成，并且其中有电离层电子数密度变化较大，对电离层参数的准确估计
对于无线电通信、导航定位等应用具有重要意义。

多项式拟合法是一种常用的GPS电离层计算方法，其基本思想是通过
对GPS信号的相位延迟进行多项式拟合，以得到电离层电子数密度的空间
分布特性。

该方法需要收集多个不同高度的电离层电子数密度数据，通过
对这些数据进行多项式拟合，从而获得电子数密度的多项式函数表达式。

然后利用这个多项式函数表达式可以计算任意高度上的电子数密度。

双差法是一种基于观测站差分的GPS电离层计算方法。

该方法利用观
测站之间的基线长度差异，通过两个观测站的GPS信号相位延迟的差异来
计算电离层电子数密度的分布。

双差法可以减小对测站硬件设备的误差和
电离层总延迟的影响，提高计算结果的精度。

卡尔曼滤波法是一种基于状态估计的GPS电离层计算方法。

该方法通
过建立电离层电子数密度和电离层高度的状态空间模型，利用观测到的GPS信号相位延迟数据对状态进行估计。

卡尔曼滤波法可以通过动态更新
状态估计值，实现对电离层参数的实时估计和预测。

总之，GPS电离层计算方法在无线电通信、导航定位等领域具有重要
应用价值。

随着技术的不断进步，GPS电离层计算方法也在不断发展和完善，以提高对电离层参数的估计和推算精度，进一步推动相关应用的发展。

GPS导航定位原理以及定位解算算法

GPS导航定位原理以及定位解算算法全球定位系统(GPS)是英文Global Positioning System的字头缩写词的简称。

它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。

它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。

GPS用户部分的核心是GPS接收机。

其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。

其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导航数据解码等工作。

导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算，并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT（位置、速度、时间）的解算；对各精度因子(DOP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。

本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。

本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。

1地球坐标系简述要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相对于地球而言的。

因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动的坐标系、即地球坐标系作为参照系。

地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。

地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向)，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系(即指向东经90度方向)。

地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。

地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ，经度为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ，该点的高度h为该点沿椭球法线至椭球面的距离。

GPS定位中电离层折射的影响与消除

射率 ,故有 np = n,于是得 :
dnp df
=
8
015
6
Ne f3
(3 )
假设单一频率正弦波的相位传播速度为相速 vp ,群波的
传播速度为群速 vg ,则有 :
vg
= vp
-
λ
9vp 9λ
(4 )
式中 :λ为通过大气层的电磁波的波长。
若取通过大气层的电磁波频率为 f,则相应的折射率为 :
在 GPS定位测量中 ,电离层折射误差是制约 GPS单频接收机定位不能超过 20 km的主要因素。从天顶到地平 ,电离层引起的测距误差 ,可从 5 m到 150 m。不过 ,电离层是一种散射性介质 ,其折射系数与电磁波的频率有一定的关系。所以 ,拥有双频接收机的用户可以利用电离层的这一特点 ,在观测结果中可以直接加入电离层改正项。电离层的一个特性就是瞬息万变。在一天之中变化可能相差一个数量级 ,且很难模拟。所以 ,电离层折射误差是 GPS定位的主要误差源。
19 4
四川建筑第 2 8 卷 4 期 20 08 108
· 施工技术与测量技术 ·
ng
=1
+
40128
Ne f2
(6 )
Hale Waihona Puke 比较式 ( 2)和式 ( 6)可知 ,在电离层中 ,相折射率与群折射
率是不同的。因此 ,在 GPS定位中 ,对于码相位测量和载波相位
测量的修正量 ,应分别采用群折射率 ng和相折射率 np 计算。
1 电离层的主要特征
电离层是指地球上空 50 ～1000 km 之间的大气层。由于太阳光中的紫外线、X射线和高能粒子的强烈辐射 ,大气分子被电离成自由的电子和正负离子 ,形成从宏观上仍是中性的等离子体区域 ,称为电离层。当电磁波信号穿过电离层时 ,信号的传输路径会发生弯曲 (但对测距的影响很小 ,一般可不顾及 ) ,传播速度会发生变化 (其中自由电子起主要作用 ) 。所以信号的传播时间乘上真空中的光速得到的距离就不等于卫星到接收机的几何距离。

GPS全球定位思考题答案

GPS 论述题与公式推导题1、论述基本观测量，双频消电离层观测量，电离层残差观测量，宽巷观测量，窄巷观测量，相位平滑伪距观测量的观测方程，应用场合？基本观测量包括：码伪距观测量、载波相位观测量和积分多普勒观测量双频消电离层观测量：当考虑电离层影响时，观测方程为：111111222222I N I N ρφ=--+ελλρφ=--+ελλ 式中：以距离为单位的电离层影响为：i 2i 22i 40.3TEC I 40.3()TEC f cλ=-=- 式中：TEC —信号传播路径上的电子总数 λ—载波波长 c —光速双频相位观测量的线性组合定义为：φL=αφ1+βφ2当β=12λλ-时，电离层的影响消失，进一步取12122λλλα-=，则222121f f f f --=β，由此可得，消电离层观测量：2112L 12IF 222211212f f f N N f f f f ⎛⎫ρϕ=--+ε ⎪λ--⎝⎭当β=12λλ-时，基线未知量消失，因此，若取α=1，则β=12λλ-，由此可得，电离层残差观测量的观测方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅--⋅-=22112121223.40N f f N C TEC I λλλφ 当α=1、β=-1时，可得宽巷观测量21φφφ-=w ，其相应的：宽巷模糊度21N N N w -=，频率21f f f w -=，宽巷波长cm w 2.86=λ当α=1、β=1时，可得窄巷观测量21φφφ+=w ，其相应的：窄巷模糊度21N N N n+=，频率21f f f n +=，窄巷波长cm n 7.10=λ 相位平滑伪距利用码伪距和相位的加权平均得到，观测方程为：P(应用场合：消电离层观测量常用于长基线的解算，电离层残差观测量常用于周跳检测，宽巷和窄巷常用于模糊度分解，相位平滑算法在周跳出现时，可以消弱周跳的影响，但前提条件是周跳出现的位置（时刻）须被正确检测。

2、要达到109ppm 的基线精度，应考虑哪些因数？为什么？应考虑各类误差影响源。

基于GPS的区域电离层层析算法及其应用研究的开题报告

基于GPS的区域电离层层析算法及其应用研究的开题报告【开题报告】1.选题的背景和意义随着卫星导航技术的不断发展，GPS已成为当今最为广泛使用和普及的一种定位技术。

在利用GPS进行位置测量时，电离层成为其最主要的误差源之一。

电离层异常活动时，会产生误差甚至导致信号丢失。

因此，了解电离层结构并进行电离层改正是GPS精密定位的重要研究领域之一。

其中，电离层层析技术是一种常用的方法，通过对同一时刻不同地点的GPS信号进行分析，可以得到区域电离层的结构信息。

2.主要研究内容本研究的主要内容是基于GPS的区域电离层层析算法及其应用研究。

具体研究内容包括以下几个方面：1）区域电离层层析算法的理论研究区域电离层层析算法是通过对GPS信号进行多路径分析得到电离层结构信息的一种方法，因此，本研究将对电离层的基本原理和GPS信号传输技术进行深入探讨，并探索不同的算法模型。

2）算法的实现和改进对比不同的电离层层析算法，本研究将主要基于基于Kalman滤波与全局最小二乘优化方法设计并改进电离层层析算法，提高算法的效率和准确性。

3）算法应用案例分析结合实际观测数据，对比电离层层析算法的不同模型与方法，分析其在实际应用场景中的适用性与局限性。

3.论文的创新点本研究的创新点在于：1）对比不同的电离层层析算法，并探索基于Kalman滤波与全局最小二乘优化方法设计并改进电离层层析算法。

2）应用真实数据，对比不同的电离层层析算法的效果，检验算法的可靠性。

3）针对电离层异常活动的情况，研究电离层的结构变化规律和影响因素，探索电离层预测方法，提高GPS精密定位的可靠性。

4.预期成果预期研究成果包括以下几个方面：1）提出基于Kalman滤波与全局最小二乘优化方法的电离层层析算法。

2）完成对比不同算法模型的实验，分析算法的特点和优劣，对算法进行优化。

3）开发电离层层析算法的软件，实现自动处理GPS观测数据和输出电离层结构图。

4）研究电离层异常活动时的电离层结构变化规律和影响因素，提出电离层预测方法。

单双频GPS混合观测高精度单频精密单点定位

第49卷第5期2021年5月同济大学学报（自然科学版）JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE）Vol.49No.5May2021论文拓展介绍单双频GPS混合观测高精度单频精密单点定位邹俊平，王解先（同济大学测绘与地理信息学院，上海200092）摘要：精密单点定位不受局域观测和设施影响，有利于形变监测。

为降低电离层延迟对单频精密单点定位结果的影响，提出了单双频混合观测的方法。

但单频精密单点定位仍受相位非小数偏差影响，为此提出采用双差模糊度应用于单频精密单点定位。

观测数据解算结果表明，电离层延迟精度优于1cm，满足单频精密单点高精度定位的要求，对应的单频精密单点定位可实现厘米级结果。

双差模糊度应用于单频精密单点定位时，参数收敛时间平均缩短约7min，在北、东、高程3个方向的定位结果平均分别提升0.23、0.14、0.21cm。

关键词：单点定位；电离层延迟；单频观测中图分类号：P228.4文献标志码：A Mixed Application of Single and Dual Frequency Receivers in Single-Frequency Precise Point Positioning ZOU Junping，WANG Jiexian（College of Surveying and Geo-Informatics，Tongji University，Shanghai200092，China）Abstract：Precise point positioning（PPP）is not affected by the local observation and infrastructure which is beneficial for deformation monitoring.Considering the influence of the ionospheric delay on single-frequency point positioning，the method of the mixed application of the single and dual frequency observations is proposed. However，the single-frequency precise point positioning is affected by the fractional bias of phase observation.The method for introducing the dual-differenced ambiguity into single-frequency precise point positioning is discussed.The data are processed using the method proposed.The results show that the estimated ionospheric delay is higher than1cm which can meet the requirement of single-frequency point positioning.It is noticed that the convergence time can be shortened for an average improvement of7minutes.The improvements for the single-frequency point positioning in the directions of the North，East，and UP can reach0.23，0.14，and0.21cm，respectively.Key words：precise point positioning(PPP)；ionospheric delay；single-frequency observation导航定位技术在地球科学［1-2］、现代空间科学［3-6］和精密授时［7-8］等众多领域得到了广泛应用。

利用双频GPS观测量对高原地区（昆明）电离层TEC的研究

利用双频GPS观测量对高原地区（昆明）电离层TEC的研究
利用双频GPS观测量对高原地区(昆明)电离层TEC的研究
采用双频GPS观测值,在顾及GPS系统硬件延迟情况下,通过伪距与载波相位观测值联合解出TEC,并将其投影至高原(昆明地区)上空约350kin的某一假想薄层上,从而导出接收站附近垂直TEC.这种方法得到的垂直TEC为天顶周围一锥角内的平均值,通过离散度的统计,并结合昆明站采集得到的高精度数据计算了该地区电离层2007年6～8月的电离层电子浓度总含量的逐日时间序列值,在此基础上对照昆明市连续运行参考站COILS描绘出了对于处在双驼峰区里该地区TEC日变化的特性.
作者：朱勇杨忠祥 ZHU Yong YANG Zhong-xiang 作者单位：朱勇,ZHU Yong(扬州环境资源职业技术学院,资源科学系,江苏,扬州,225127)
杨忠祥,YANG Zhong-xiang(云南省旅游学校,云南,昆明,650221) 刊名：昆明冶金高等专科学校学报英文刊名：JOURNAL OF KUNMING METALLURGY COLLEGE 年，卷(期)：2009 25(5) 分类号：P228.4 关键词：全球定位系统(GPS) 电子总量(TEC) 变化特性。

基于GPS的双频电离层修正算法研究

１ＧＳ信号在电离层中的传播Ｐ
技术拓展型，且易于技术实现。由于电离层的影响是信号频率的函并所利便ＧＳ卫星在主频率和次频率两个载波频率上发射导航信数，以，用不同频率的电磁波信号进行测量，可确定其影响的大Ｐ以便对测量值加以修正。号。在ＧＳ测量中，距码（／Ｐ测ＣＡ码，Ｙ码）和导航电文是调制在载波上小，的，在伪距测量中调制码是以群速度Ｖｇ传播的。若伪距测量中信号的３电离层延迟量修正计算传播时间为，星到ＧＰ收机的距离为Ｓ，：卫Ｓ接则
２电离层修正方法
卫星信号和其它电磁波信号一样，其通过电离层时，受到这当将
一
介质弥散特性的影响，信号的传播路径发生变化。电离层对信号使
传播路径影响的大小，要取决于电子总量和信号的频率。近年来随主着卫星通信事业的飞速发展，内外的学者研究出多种解决电离层延国迟而影响卫星通信信号的方法。主要有双频修正法．电离层模型法（ｌｂ — ｈｒ型，ｅｔ型，Ｉ型，ｅｒｉｄｕ模型）差分改正法Ｋｏｕｃａ模Ｂｎ模Ｉ模ＲＧｏｇａｏ，等几种（表１所示）如。通过表１的比较，用双频修正的方法适用范围广，有良好的采具

利用GPS和DEMETER数据分析汶川地震前电离层变化

中图分类号：３５７Ｐ１．２
Ｏ引言
近年来，大量的震例和统计分析表明，大地震和火山喷发前几天到几小时内，应孕震区、对火Ｉ喷发区上空大气层、Ｊ【Ｊ电离层存在电磁异常现象，Ｌ／Ｌ／Ｌ／Ｌ如ＦＶＦＥＦＵＦ信号相位、幅异常振
利用ＧＰＳ和ＤＭＥＥ数据分析ＥＴＲ汶川地震前电离层变化
司相相单新建曹晋滨汤吉王飞飞＇
１地震动力学国家重点实验室，中国地震局地质研究所，北京１０２）００９
层电磁扰动现象主要可概括为低频电磁扰动、等离子体变化和高能粒子扰动等。
［稿日期］２１ — ３０收０１０ — ８收稿，０１０ — ４改回。２１— ６２
［金项目］科技部国际合作项目（０９Ｆ２４０资助。基２０ＤＡ１８）
纬度上关于地磁赤道对称。最后在上述异常的基础上，基于岩石圈一大气层一电离层耦合的地震对电离层异常机理开展了初步讨论。
关键词汶川地震ＧＳＴＣＤＭＥＥ电子密度离子密度ＰＥＥＴＲ文献标识码：Ａ文章编号：２３４６（Ｏ２０ — １０１０５ — ９７２ｌ）１０６ — ２
变化。结果表明，电离层ＴＣ在５月６１日地方时下午有连续的负异常现象，Ｅ — ０５月９日地方时下午

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１３］载波相位观测值测定电离层ＴＥＣ公式［分别为：
次插法和多项式拟合法只能探测出大的周跳，电离层残差法没有解决周跳的多值性问题；滤波方法对
９］静态较好但对动态不够理想等［。要想得到较为
“ 干净” 的观测数据，通常不是用单一方法能够完成的。下面简单介绍本文所采用方法：对双频载波相
２㊀单历元ＶＴＥＣ计算原理
２．１㊀周跳的探测与修复
众所周知，周跳的探测与修复对于利用载波相位定位是非常关键的，同样对于利用载波相位来解算ＶＴＥＣ也是非常关键的。周跳的探测和修复方法很多，如：载波相位观测值多次差法、多项式拟合法、
７，８］电离层残差和滤波方法［。但在应用中，存在多
ｎ
ｘ（ｔ）＝ｘＴ（） ∑Ｃ τ ｉｉ
＝０ｉ
对ｙ、ｚ分量，有类似的式子。在以上所表示的式子ｎ为多项式的阶数；Ｃｘｈｅｂｙｓｈｅｖ多项式系中，ｉ为Ｃ数。可用最小二乘拟合可以求出；Ｔｉ可用下面的递推公式确定：Ｔ（）＝１，Ｔ（）＝，Ｔ（）＝２Ｔ（）－Ｔ（） τ τ τ τ τ τ τ ０１ｎｎ－１ｎ－２㊀｜｜，ｎ τ ≤１ ≥２对于一个６小时的间隔，１２阶切比雪夫多项式拟合卫星星历，其数值精度可以达到厘米级。
ｄｕｃｉａｌｓｔａｔｉｏｎｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅｉｎｔｅｇｅｒａｍｂｉｇｕｉｔｙａｎｄｄｕａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｒｅｄｉｒｅｃｔｌｙｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅＶＴＥＣ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄＶＴＥＣｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｖｉｄ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧＮＳＳＳｅｒｖｉｃｅ），ａｎｄｉｔｓｉｎｎｅｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｓｏｇｏｏｄｔｈａｔｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃａｃｅｄｄａｔａｂｙＩＧＳｔｉｖｉｔｙｉｎｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＴＥＣ（ＶｅｒｔｉｃａｌＴｏｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｎＣｏｎｔｅｎｔ），ｓｉｎｇｌｅｅｐｏｃｈ，ｉｎｔｅｇｅｒａｍｂｉｇｕｉｔｙ，ｃｙｃｌｅｓｌｉｐｓ，ｉｎｎｅｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎ电离层变化活动规律，如电离层垂直电子浓度总含量ＶＴＥＣ（ＶｅｒｔｉｃａｌＴｏｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｎＣｏｎｔｅｎｔ）的周日、季节、纬度变化等，不仅有利于电离层精细结构的研究，而且有助于提取高精度的电子含量。近十年来兴起的电离层ＧＰＳ探测技术，以其高精度、实时、高分辨率的时空检测特性，为监测和研究电离层活动规律提供了一条新的途径，也必将服务于大地测量、
Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＡｎｅｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＶＴＥｌＥｌｅｃｔｒｏｎＣｏｎｔｅｎｔ）ｏｆｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｐａｃｅａｂｏｖｅｆｉ
关键词㊀垂直电子总含量（ＶＴＥＣ）㊀单历元㊀整周模糊度㊀周跳㊀内符合精度中图分类号：Ｐ２２８．４㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ
ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮＯＦＩＯＮＯＳＰＨＥＲＩＣＶＴＥＣＢＹＵＳＩＮＧＳＩＮＧＬＥＥＰＯＣＨＧＰＳＤＵＡＬＦＲＥＱＵＥＮＣＹＣＡＲＲＩＥＲＰＨＡＳＥ
３
假定在时间间隔［ｔ，ｔ］内用ｎ阶切贝雪 △ｔ００＋夫多项式逼近，其中ｔ为开始历元和拟合区０和 △ｔ间的长度。将变量ｔｔ，ｔ］，变成变量 τ ∈［ △ｔ ∈ ００＋［－１，１］，有２＝（ｔ－ｔ）－１，ｔｔ，ｔ］ τ ∈［ △ｔ０００＋ｔ Δ 卫星的坐标可用如下的切比雪夫多项式表示：
摘㊀要㊀探索了一种新的基准站上空垂直电离层电子浓度（ｖｅｒｔｉｃａｌｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｃｏｎｔｅｎｔ，ＶＴＥＣ）计算方法，即从单
历元整周模糊度和双频观测值入手计算ＶＴＥＣ。结果表明：用此方法计算得到的ＶＴＥＣ与ＩＧＳ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧＮＳＳ）提供的ＶＴＥＣ随时间变化趋势一致，且内符合精度良好，能反映电离层活动随时间和纬度的变化规律。Ｓｅｒｖｉｃｅ
１，２，３）１，２）１，２）１，２）１，２）ＬｉｎＪｉａｎ，ＷｕＹｕｎ，ＺｈｏｕＹｉｙａｎ，ＳｈｉＳｈｕｎｙｉｎｇａｎｄＸｉｎｇＬｅｌｉｎ
）ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙ，ＣＥＡ，Ｗｕｈａｎ㊀４３００７１１２）ＣｒｕｓｔａｌＭｏｖｅｍｅｎｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｗｕｈａｎ㊀４３００７１）ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｄｅｓｙａｎｄＧｅｏｍａｔｉｃｓ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ㊀４３００７９３
２．３㊀单历元ＶＴＥＣ的计算
国内外学者对电离层ＴＥＣ的研究大都是从电离层模型入手，在电离层模型中一同解出模型参数ＰＳ系统硬件延迟，然后再通过电离层模型求出和Ｇ某点上空的ＶＴＥＣ，由此在计算ＶＴＥＣ时必将引入模型参数误差。本文则是直接从载波相位和整周模糊度入手来求解ＶＴＥＣ，利用双频伪距观测值和利用
㊀第５期
林㊀剑等：利用ＧＰＳ双频载波相位单历元解算电离层ＶＴＥＣ
６９
通讯和空间探测等受电离层活动影响较大的领域
［４６］
Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ）多项式拟合精密星历。采用切比雪夫（
１２］ＧＰＳ卫星轨道的方法如下［。
利用ＧＰＳ双频载波相位单历元解算电离层ＶＴＥＣ
，２，３），２），２），２），２）林㊀剑１㊀吴㊀云１㊀周义炎１㊀施顺英１㊀邢乐林１

）中国地震局地震研究所，武汉㊀４３００７１１２）地壳运动与地球观测实验室，武汉㊀４３００７１３）武汉大学测绘学院，武汉㊀４３００７９
［１，２］
１㊀引言
研究发现，不仅大地震前孕震区上空垂直电总含量会出现明显的异常扰动会对其产生明显的影响
［３］
，而且太阳耀斑也
，电离层活动还与人类活
动相关。在科学技术日益飞速发展的今天，电离层研究越来越引起人们的广泛重视，了解并逐步掌握
２００７０５０９收稿日期：基金项目：国家高技术研究发展计划（２００７ＡＡ１２Ｚ１６９）；地震科学联合基金“ 地基与天基ＧＰＳ监测震前电离层特征的研究” （１０６００６）；中国地震局地震研究所所长基金“ ＧＰＳ非差精密单点定位方法的研究和应用” （ＩＳ２００７２６０１４）作者简介：林剑，男，博士生，从事电离层ＴＥＣ研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｊｉａｎ２００８＠１２６．ｃｏｍ
。纵观国内外通过ＧＰＳ观测数据对ＶＴＥＣ的
研究，绝大部分都是通过经验电离层模型（如：本特模型、国际参考站电离层模型、克罗布歇模型等）和实测电离层模型（曲面拟合模型、距离加权模型、多面函数模型等）来完成，这样解算ＧＰＳ基准站上空ＶＴＥＣ时，必然导致引入模型参数的误差，且时段之间ＶＴＥＣ值的连续性不强（如曲面拟合模型）。本文为避免使用电离层模型，直接从ＧＰＳ观测数据和整周模糊度入手，借助Ｐ软件，利用２００１年中国地ＰＳ接收机载波相位和伪壳观测网络基准站双频Ｇ距组合观测值，通过ＧＰＳ观测数据预处理，计算多天的多基准站单历元ＶＴＥＣ，分析出电离层周日和不同纬度的ＶＴＥＣ变化情况。
１０］位观测值（Ｌ，Ｌ）在相邻两个历元求差［，由于两１２
ＴＥＣ－９．５２４３７Ｂ＝９．５２４３７（ＰＰ）２－１ＴＥＣ－９．５２４３７Ｂ＝９．５２４３７［（Ｎ）－ λ φ １１＋１（Ｎ）］ λ φ ２２＋２式中，、Ｐ、、Ｎ（ｋ＝１，２）分别为两个频段上的 φ λ ｋｋｋｋ相位观测值、伪距观测值、波长、整周模糊度。Ｂ为ＧＰＳ系统的硬件延迟（卫星和接收机两个频率的硬件延迟的差分分别成为卫星硬件延迟和接收机硬件ＰＳ系统硬件延迟）。延迟，它们的和称为ＧＰＳ观测值进行ＴＥＣ解算时，通过伪距在利用Ｇ和载波相位都可以计算得到ＴＥＣ值。两种方法各有其优缺点：伪距观测不存在模糊度和周跳问题，计ＥＣ精度为４算简单、方便，但观测精度较低，解算Ｔ５ＴＥＣ；使用载波定位，绝对定位精度可达厘米级，但此方法存在解决载波相位整周模糊度和周跳的难点。一旦整周模糊度确定，ＧＰＳ观测值 “ 干净” ，则可得到精确的ＴＥＣ，其精度为２个ＴＥＣ以内。在将斜向ＴＥＣ转为垂直ＴＥＣ过程中利用公式ＶＴＥＣ＝ＴＥＣｃｏｓ（ｅ）计算，其中ｅ为卫星在电离层星下点处的天顶角，卫星、接收机、电离层平均高度的