区域电离层建模

区域电离层建模摘要：电离层延迟误差是 GPS 定位中的一项重要误差源，自从 2000 年 5 月美国取消了 SA政策后，电离层延迟误差改正显得尤为重要。通常我们都是选取合适的模型来消除电离层，本文的目的就是系统性论述电离层常用模型，已经对某个特定区域进行 TEC 建模的方法，并用数据进行了验证。关键字：电离层；误差；TEC；建模引言电离层是高度在 60-1000km 间的大气层，当 GPS 卫星所发射的信号穿过电离层时，其传播速度会发生变化，变化程度取决于电离层中的电子密度和信号频率，从而使得信号的传播时间t 乘上真空中的光速c 后所得到的距离  不等于从信号源至接收机的几何距离 ，其造成的误差一般在白天可达 15m，夜晚可达 3m；在天顶方向最大可达50m，在水平方向最大可达 150m，因此必须对电离层延迟加以改正。一、电离层介绍电离层是一种含有较高密度电子的弥散性介质，电磁波在电离层中的传播速度VG 与群折射率nG 为：''vG  C  C(1 40.28Ne f 2)nG3式中，Ne 表示电子密度（电子数/ m ），f 为信号的频率（Hz），C 为真空中的光速。在进行伪据测量时，P 码以群速度VG 在电离层中传播，若伪据测量中测得信号的传播时间为t ，那么卫星值接收机的真正距离 为：   VGdtt40.28Neds'2 sf40.28  CNeds'2 sf Ct C由上式可以看出，电离层延迟的大小与电离层中的电子密度（TEC），令TEC   NedSs则我们称 TEC 为总电子含量。它表示沿着卫星信号传播路径s 对电子密度 N e进行积分。由此可见电离层改正的大小主要取决于信号传播路径上电子总量和信号频率。由公式可知，伪据测量中的电离层群延迟改正(ion)g 为：(ion)G(米)  1630.4028TEC2f式中，TEC 以10 个电子/m 为单位，信号频率 f 以 GHz 为单位，其电离层延迟改正分别为：(ion)L1(m)  0.162292TEC(ion)L2(m)  0.267286TEC根据电离层特性，TEC 主要集中在电离层的 F 层，他在 300km~500km 达到最大值，因此我们假定 F 层的某一个高度处，所有的自由电子大部分都集中在一个厚度为无限薄的球壳上，距离地面约为 375km，此即电离层单层模型 SLM。若把接收机和卫星连线与电离层壳层的交点成为穿刺点，那么就可以根据卫星和测站位置求得穿刺点IPP 的经纬度。P 在天顶上的 TEC 全部集中在 P’点上，从卫星 S 到接收机 R，GPS 信号的电离层延迟都发...