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电离层是日地空间环境的重要组成部分,电离层异常对无线电通讯和人类空间活动的影响不容忽视.电离层异常监测,在高精度GNSS PNT 服务与深空探测误差修正、空间天气预报预警及日地空间环境动态监测等方面具有重要科学意义和实用价值.海量地基、天基多源电离层观测数据,为电离层异常监测及电离层精细化时空变化反演提供了丰富的数据源.论文利用全球约250个Multi-GNSS站和COSMIC掩星观测数据,采用并行计算10 m in内实现全球数据处理,近实时构建了三维电子密度模型,融合掩星数据使得海洋地区的精度明显改善;搭建了天地联合多源电离层观测数据融合处理试验平台,在线提供近实时三维电离层产品,可为地球空间飞行器的空间环境信息支持、空间环境异常监测及预报、导航系统全球电离层延迟修正等提供服务.基于近实时三维电子密度模型,开展了电离层异常的立体监测,较IRI模型能够更好地监测磁暴期间电离层异常与演化过程,实现了全球大尺度、区域精细化电离层动态监测.同时,论文针对电离层异常对GNSS影响效应展开了较为全面的研究,分析了磁暴、太阳耀斑对GNSS信号、电离层模型精度、服务性能的影响. 相似文献
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2014年鲁甸6.5级地震震前TEC异常分析 总被引：2，自引：0，他引：2
2014年8月3日云南省鲁甸发生了6.5级地震.针对震前电离层异常问题,利用IGS提供的全球电离层数据,采用滑动四分位法对鲁甸地震震中及其周围格网点的TEC进行异常探测,发现震前3d、6d和13 d电离层有明显的异常,其中震前3d、6d的异常最为显著.在进一步分析了太阳地磁活动及这几天的全球TEC异常分布后,认为这3d的电离层异常可能与震前的孕育地震有关.另外,这3d的TEC异常分布区域都满足在经度方向跨度和纬度方向跨度长度比约为3:1,且异常的峰值点并不位于震中的正上方,而是位于震中偏向赤道方向,同时赤道共轭区域也存在异常,但范围和幅度都较小. 相似文献
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总电子含量赤道异常变化特性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用国际GNSS服务组织提供的总电子含量格网数据,从全球角度分析了电离层赤道异常的变化规律,并结合相关研究结论做了比较分析。首先,利用2011年3月21日(春分)的总电子含量格网数据分析了电离层赤道异常区域随时间变化的规律;然后,利用2000—2012年的总电子含量格网数据和太阳黑子数据,统计分析了120°E上空电离层赤道异常出现的地理纬度和强度的变化规律,并以2002年(太阳活动高年)和2008年(太阳活动低年)为例做了进一步分析。结果发现:电离层赤道异常区域随太阳直射点位置的变化,自东向西移动,分布在地磁赤道的两侧,具有南北半球的非对称特性;电离层赤道异常出现在当地时间T 12:00:00—T 16:00:00,日落后持续2~3h;电离层赤道异常峰值强度与太阳活动强度存在正相关关系;电离层赤道异常具有明显的季节变化规律,表现出了"半年度异常"和"冬季异常"现象。 相似文献
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采用IGS发布的GIM数据,提出了一种结合滑动时窗法和临近格网点电离层TEC相关性分析法的联合分析方法,研究了震前电离层异常变化与地震的关系。通过分析震区附近5个格网点TEC的异常变化情况,发现震前电离层TEC发生明显异常变化,且格网点之间的TEC序列相关性受地震显著影响;通过分析二维电离层图的TEC异常空间分布,发现震前三天震中附近分别出现6h、12h和6h的异常。最后利用电离层层析的方法,对电离层异常时刻进行了电子密度的反演,进一步分析了电子密度在电离层异常时刻的分布情况。 相似文献
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《测绘科学技术学报》2020,(1)
采用递归神经网络对空基COSMIC和地基垂测站数据建立了全球电离层峰值电子密度模型,模型均方根误差达到1.3×10~5 el/cm~3。在春夏秋冬4个季节内,人工神经网络ANN模型预测精度比IRI模型分别提高了25.7%、19.7%、33.3%和21.8%。另外,ANN模型不仅能够有效地模拟全球电离层时空变化特征,也能够成功地模拟电离层的诸多区域物理变化特性,如赤道电离异常、威德尔海异常、中纬度夜间异常和冬季异常。ANN模型可以为改正单频接收机的电离层延迟发挥一定的作用。 相似文献
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利用IGS(国际卫星定位导航服务组织)提供的GIM数据对2013-04-20发生的Mw7.0芦山地震震区上空电离层信息进行了研究。选取震中附近格网点进行包络线法异常分析及通过绘制全球电离层异常图来分析异常。通过分析发现,震前存在明显的电离层异常,在4月14日即震前第6天存在异常;异常区域沿着赤道共轭分布,不断移动。通过分析地磁指数、太阳活动水平等信息量,发现电离层异常与地震有较明显的关系。 相似文献
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利用GPS电离层探测技术分析了2010-08-01太阳风暴对全球电离层VTEC造成的扰动异常影响。受朝向地球的日冕物质抛射影响,08-03首先对北美地区电离层VTEC产生扰动异常,最大值达到15TECu。由于地球自转,发生电离层VTEC异常集中的区域会随太阳直射点向西移动,一般发生于其所在区域的地方时13:00～17:00。另外,还分析了此次太阳风暴对GPS观测数据质量及电离层高阶项误差的影响。结果表明,此次太阳风暴期间,GPS观测数据质量并未受到明显的影响,但使得L1、L2载波的电离层高阶项误差增大,误差影响达到cm级。 相似文献
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针对如何选取合适的区域电离层模型阶数的问题，该文研究了不同活跃状态下香港区域电离层模型的精度，提供了电离层平静期、活跃期、异常期区域电离层球谐函数建模的最佳阶数。利用低纬度香港CORS网数据，建立区域电离层模型，通过对比欧洲定轨中心(CODE)电离层产品验证了区域电离层模型最佳阶数的建模精度。在约110 km区域范围内，研究结果表明：(1)电离层平静期，1～5阶球谐模型垂直电子总含量(VTEC)建模效果相当，相对于CODE产品VTEC偏差的均值为2.286～3.300 TECU;(2)电离层活跃期和异常期，2阶模型VTEC建模精度最高，相对于CODE产品VTEC偏差的均值分别为4.121、4.546 TECU;(3)随着球谐模型阶数增加，2阶以上球谐模型电离层拟合精度无显著提升；(4)随着电离层活跃更加剧烈，球谐模型拟合残差逐渐增大，拟合效果和建模精度出现下降。 相似文献
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Jian Kong Yibin Yao Chen Zhou Yi Liu Changzhi Zhai Zemin Wang Lei Liu 《Journal of Geodesy》2018,92(11):1255-1266
The Co-Seismic Ionospheric Disturbance of the 2015 Nepal earthquake is analyzed in this paper. GNSS data are used to obtain the Satellite-Station TEC sequences. After removing the de-trended TEC variation, a clear ionospheric disturbance was observed 10 min after the earthquake, while the geomagnetic conditions, solar activity, and weather condition remained calm according to the Kp, Dst, F10.7 indices and meteorological records during the period of interest. Computerized ionosphere tomography (CIT) is then used to present the tridimensional ionosphere variation with a 10-min time resolution. The CIT results indicate that (1) the disturbance of the ionospheric electron density above the epicenter during the 2015 Nepal earthquake is confined at a relatively low altitude (approximately 150–300 km); (2) the ionospheric disturbances on the west side and east sides of the epicenter are precisely opposite. A newly established electric field penetration model of the lithosphere–atmosphere–ionosphere coupling is used to investigate the potential physical mechanism. 相似文献
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利用GPS双频观测数据分析了仪器偏差对计算电离层TEC的影响,结果表明忽略仪器偏差的影响不能正确反映测站上空电离层总电子含量的变化规律。验证了短期内仪器偏差的稳定性,并在此基础上研究了2005年太阳活动低峰年区域电离层VTEC的周年变化规律,揭示了电离层VTEC半年变化、季节性变化及冬季异常等现象。 相似文献
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LEO卫星单频精密定轨电离层模型改进算法 总被引：1，自引：1，他引：0
电离层延迟的有效改正是LEO卫星单频精密定轨的关键所在。目前主要采用电离层比例因子法进行LEO卫星电离层延迟改正,但该方法在电子密度峰值高度确定时未考虑太阳活动、经纬度、昼夜变化、季节等因素的影响。IRI2012模型虽然考虑了上述因素对电子密度峰值高度的影响,但因其与电离层薄层高度选择的标准不一致,通常它们之间存在系统性偏差而无法直接使用。为此本文提出将电离层薄层高度作为约束条件对IRI2012模型确定的电子密度峰值高度的均值进行参数约束估计,得到一种改进的电离层模型算法,并利用Swarm卫星GPS观测数据对其进行验证。结果表明:改进的电离层模型对Swarm卫星径向、切向和法向定轨精度均有不同程度的提高,尤其对轨道径向和法向精度改善最为明显,分别提高了31.6%和32.0%;同时较大幅度地降低了轨道的系统性偏差,尤其是在径向和法向,分别平均降低了65.0%和54.7%。 相似文献
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2015年尼泊尔地震的震前电离层异常探测 总被引：2，自引：0，他引：2
提出了一种基于奇异谱分析的电离层异常探测的方法。通过对尼泊尔地震震中周围GIM格网点TEC时间序列的探测,发现在2015年4月23日震中东部区域出现电离层正异常。进一步利用二维电离层地图分析异常空间分布,发现出现电离层正异常的区域为25°N-37.5°N,90°E-110°E,时间为2015年4月23日UT9:00-15:00。利用中国陆态网数据计算异常区域卫星穿刺点轨迹STEC变化情况,发现2015年4月23日穿刺点轨迹进入异常区域后STEC值比前后几天明显增大,而离开异常区域后又恢复正常。采用CIT(computerized ionosphere tomography)方法详细地呈现了电离层异常的三维形态,发现4月23日UT9:00-15:00在震中东部区域出现电离层正异常,峰值位于约30°N,115°E,高度范围为100~500 km,且异常峰值随高度变化与电离层本身垂直密度分布规律相一致。 相似文献
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Experimental analysis was performed using multiplicative algebraic reconstruction technique (MART) to map the ionosphere over Brazil. Code and phase observations from the global navigation satellite system (GNSS) together with the international reference ionosphere (IRI) enabled the estimation of ionospheric profiles and total electron content (TEC) over the entire region. Twenty-four days of data collected from existing ground-based GNSS receivers during the recent solar maximum period were used to analyze the performance of the MART algorithm. The results were compared with four ionosondes. It was demonstrated that MART estimated the electron density peak with the same degree of accuracy as the IRI model in regions with appropriate geometrical coverage by GNSS receivers for tomographic reconstruction. In addition, the slant TEC, as estimated with MART, presented lower root-mean-square error than the TEC calculated by ionospheric maps available from the International GNSS Service (IGS). Furthermore, the daily variations of the ionosphere were better represented with the algebraic techniques, compared to the IRI model and IGS maps, enabling a correlation of the elevation of the ionosphere at higher altitudes with the equatorial ionization anomaly intensification. The tomographic representations also enabled the detection of high vertical gradients at the same instants in which ionospheric irregularities were evident. 相似文献
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GPS observations of the ionospheric F2-layer behavior during the 20th November 2003 geomagnetic storm over South Korea 总被引：4，自引：1，他引：3
The ionospheric F2-layer peak density (NmF2) and its height (hmF2) are of great influence on the shape of the ionospheric
electron density profile Ne (h) and may be indicative of other physical processes within the ionosphere, especially those
due to geomagnetic storms. Such parameters are often estimated using models such as the semiempirical international reference
ionosphere (IRI) models or are measured using moderately priced to expensive instrumentation, such as ionosondes or incoherent
scatter radars. Global positioning system (GPS) observations have become a powerful tool for mapping high-resolution ionospheric
structures, which can be used to study the ionospheric response to geomagnetic storms. In this paper, we describe how 3-D
ionospheric electron density profiles were produced from data of the dense permanent Korean GPS network using the tomography
reconstruction technique. These profiles are verified by independent ionosonde data. The responses of GPS-derived parameters
at the ionospheric F2-layer to the 20th November 2003 geomagnetic storm over South Korea are investigated. A fairly large
increase in the electron density at the F2-layer peak (the NmF2) (positive storm) has been observed during this storm, which
is accompanied by a significant uplift in the height of the F2 layer peak (the hmF2). This is confirmed by independent ionosonde
observations. We suggest that the F2-layer peak height uplift and NmF2 increase are mainly associated with a strong eastward
electric field, and are not associated with the increase of the O/N2 ratio obtained from the GUVI instruments aboard the TIMED satellite. It is also inferred that the increase in NmF2 is not
caused by the changes in neutral composition, but is related to other nonchemical effects, such as dynamical changes of vertical
ion motions induced by winds and E × B drifts, tides and waves in the mesosphere/lower thermosphere region, which can be dynamically
coupled upward to generate ionospheric perturbations and oscillations. 相似文献
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SAMI2 (Sami2 is Another Model of the Ionosphere)是美国海军实验室开发的电离层物理模型.利用该物理模型,模拟了东亚扇区不同太阳活动强度、不同纬度地区三个站的电离层电子浓度总含量 (TEC). 通过模拟结果与GPS观测站 TEC 数据的比较,检验 SAMI2 在此扇区的电离层 TEC 计算精度. 结果表明,物理模型输出的电离层 TEC 具备与观测数据一致的周日变化、季节变化,太阳活动变化. 周日分布上,上午时段SAMI2? TEC 与观测数据吻合度优于午后时段;季节分布上,SAMI2 TEC 在冬季与观测值偏差小于其他季节;SAMI2? TEC 与GPS TEC 相关系数各站均达到0.87以上,与赤道地区Guam站相关性最好;太阳活动低年计算结果优于太阳活动高年;多数情况下,SAMI2 TEC 相对GPS TEC 偏大. 本文结果为基于SAMI2模型构建背景误差分布特征,开展该区域电离层数值预报研究可行性提供了理论支持. 相似文献
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针对区域电离层变化情况较为复杂,所确定的电离层模型系数难以反映其短时间内的变化情况问题,该文提出了利用旋转地图内插结合曲面拟合模型实现区域电离层实时监测方法。采用旋转地图内插IGS提供的电离层数据,能够有效补偿电离程度与太阳位置的强相关性,提高总电子含量内插精度;基于曲面拟合模型对区域电离层进行实时监测,实现了模型系数的实时更新。利用JSCORS网的双频观测数据,采用曲面拟合模型建立了实时的区域电离层监测模型,数据计算结果表明,其网内外精度分别优于0.81TECU和0.96TECU。 相似文献
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Differential ionospheric slant delays are obtained from a quiet-time, three-dimensional ionospheric electron density model, called the TaiWan Ionosphere Model (TWIM), to be used in code-based differential GPS positioning. The code observations are acquired from nine continuously operating GPS stations around Taiwan whose baseline ranged from 19 to 340 km. Daily 24-hour epoch-per-epoch positioning obtained for 70 most geomagnetic quiet days (2008–2010) for each of the 72 baselines. The performance of TWIM has been compared with the standard operational Klobuchar model (KLB) used by typical single-frequency receivers and the IGS global ionospheric model (GIM). Generally, TWIM performed well in reducing the differential ionospheric delay especially for long baselines and different levels of low solar activity. It has a much better performance compared to the operational KLB model. TWIM also performed similarly with GIM, though GIM has the best performance overall. GIM has the best ionospheric gradient estimates among the three models whose differential ionospheric delay-to-horizontal error ratio is more than 0.25. This is followed closely by TWIM with about 0.20. KLB only has a ratio of <0.10. The similarity of the performance of TWIM and GIM demonstrates the feasibility of TWIM in correcting for differential ionospheric delays in the C/A code pseudorange that is caused by electron density gradients in the ionosphere. It can provide decimeter-to-centimeter level accuracy in differential GPS positioning for single-frequency receivers during geomagnetic quiet conditions across all seasons and different levels of low solar activities. 相似文献