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《武汉大学学报(信息科学版)》2015,(5)
利用球冠谐函数和时间序列分析实现了南极地区电离层预报。首先,通过南极地区的GPS实测数据提取高精度的电离层总电子含量,并建立了极区球冠谐函数模型;然后,对不同时间段形成的模型系数时间序列进行了谱分析得到周期项,利用傅里叶三角级数拟合并预报趋势项;最后,利用时间序列分析理论中的ARMA(p,q)模型对剔除了趋势项的随机信号部分进行预报。结果表明,一天内电离层预报精度在1TECU,三天内在1.5TECU。 相似文献
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《武汉大学学报(信息科学版)》2016,(6)
为了对区域电离层延迟进行实时模型化,利用中国区域GPS实测资料,基于球冠谐函数模型、低阶球谐函数模型、多项式模型和Kriging内插方法,构建了电离层延迟模型。重点讨论了电离层垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)的空间变异性、相关性的统计计算和Kriging内插估计方法,实现了中国区域VTEC格网实时建模。验证结果表明,高纬度地区VTEC拟合精度优于低纬度地区,Kriging内插估计和多项式模型结果的拟合内符合精度明显优于球冠谐函数模型和低阶球谐函数模型。但多项式拟合的格网,其方差则存在明显的边际效应,拟合区域中央精度较高,区域边缘地带精度明显下降;Kriging算法估计的格网点VTEC方差更符合实际情况,穿刺点多的地方,格网点精度较高。 相似文献
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在不同约束条件下,分别利用中国区域附近11个GPS基准站,和全球230个GPS基准站一个月的双频实测数据,通过建立球谐函数模型同时解算电离层电子含量、GPS卫星和接收机的DCB。将其结果与CODE提供的结果进行比较,表明电子含量、GPS卫星与接收机的DCB组合不受约束条件的影响,且精度能达到2ns,垂直电子含量相对于CODE能改正90%。同时本文利用AR模型对球谐系数进行预报,根据预报系数得到的垂直电子含量相对准确率能达到80%以上,采用卫星DCB和时得到的垂直电子含量准确率略高于采用某颗卫星DCB固定。 相似文献
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将轮胎调和分析引入电离层TEC的模型化过程中,建立了基于轮胎调和分析的电离层TEC球谐系数模型,并对该模型进行详细的验证和分析。结果表明,本文模型计算精度高,系数截断为15阶时,恢复误差全年统计不超过4%,且除南、北极区外球谐模型具有很好的适用性。然后对该模型系数的时间序列特性进行了函数估计：引入逐级余差建模方法,使用趋势函数、功率谱分析、ARMA模型对球谐系数的时间序列进行分析,找出了模型系数时间序列变化的规律,构建了预报模型,实现了基于模型系数的预报,并对预报系数的精度变化问题和系数本身短期预报的数据积累时间进行分析,最终通过TEC的预报,验证了模型的精度。 相似文献
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目前区域电离层延迟建模中,较少顾及单层模型薄层高度假设误差、投影函数选择误差、差分码估计偏差以及数学公式的模型化误差等,为了削弱这些误差对解算精度的影响,将半参数模型引入到电离层球谐函数建模中,利用半参数核估计方法,解算误差分量和球谐函数系数,并将解算结果代入区域4阶电离层球谐函数计算建模区域内电离层总电子含量(total electron content, TEC)。选取欧洲大陆区域的国际GNSS服务组织(international global navigation satellite system service, IGS)测站,分别对太阳活动低年和太阳活动高年的观测数据进行电离层建模,并采用半参数核估计法与传统最小二乘法进行建模精度的对比与分析。实验结果表明：太阳活动低年,以欧洲定轨中心发布的电离层TEC为参考,利用半参数核估计法的区域电离层建模相比于最小二乘,其精度提高了12.2%～19.0%,以IGS发布的电离层TEC为参考,其精度提高了8.3%～13.6%;太阳活动高年,利用半参数核估计法进行电离层建模相较于最小二乘法精度相当。 相似文献
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根据经典的球谐函数方法,为满足正交化要求,观测数据需要覆盖整个球面,而对于地表局部测量数据,则无法应用球谐方法解算重力场模型。针对此问题,采用Slepian局部谱分析方法解算中国大陆范围内的实测重力场变化数据,并以GOCE卫星球谐函数解作为已知模型,评估由于实际陆地重力测点的非均匀分布对球谐函数解的误差影响。通过计算多个阶次中国大陆局部范围的Slepian基函数分布;采用GOCE卫星获得重力场模型的前72阶球谐系数作为已知结果,评价实际测点非均匀分布的解算有效性,并针对中国大陆地区采用Slepian基函数进行解算,通过模型对比选择最优截段项数;针对2005—2008年中国大陆地区流动重力测量获得的重力场变化信号进行解算,获得了72阶重力场变化模型。 相似文献
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提出了一种基于钟差变化率拟合建模的卫星钟差预报方法。以附加周期项的线性或二次多项式作为基础模型对钟差变化率序列进行拟合,最优估计卫星钟差的趋势项系数,然后直接使用精密定轨得到的相应时刻的卫星钟差计算预报初始时刻的基准项系数,来建立卫星钟差的预报模型。以IGS发布的快速星历(IGR)的卫星钟差为试验数据,对GPS星座中各种型号的所有卫星钟差进行预报。结果表明:本文方法3、6、12与24h的预报精度分别可达0.43、0.58、0.90与1.47ns,相比于传统的基于钟差拟合的预报方法,精度分别提高69.3%、61.8%、50.5%与37.2%;与IGS发布的超快速星历(IGU)的预报钟差相比,钟差精度分别提高15.7%、23.7%、27.4%与34.4%。 相似文献
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An approach to modeling the regional ionospheric total electron content (TEC) based on spherical cap harmonic analysis is
presented. This approach not only provides a better regional TEC mapping accuracy, but also the capability for ionospheric
model prediction based on spectrum analysis and least squares collocation. Unlike conventional approaches, which predict the
immediate TEC with models using current observations, the spherical cap harmonic approach utilizes models using past observations
to predict a model which will provide future TEC values. A significant advantage in comparison with conventional approaches
is that the spherical cap harmonic approach can be used to predict the long-term TEC with reasonable accuracy. This study
processes a set of GPS data with an observation time span of 1 year from two GPS networks in China. The TEC mapping accuracy
of the spherical cap harmonic model is compared with the polynomial model and the global ionosphere model from IGS. The results
show that the spherical cap harmonic model has a better TEC mapping accuracy with smoother residual distributions in both
temporal and spatial domains. The TEC prediction with the spherical cap harmonic model has been investigated for both short-
and long-term intervals. For the short-term interval, the prediction accuracies for the latencies of 1-day, 2-days, and 3-days
are 2.5 TECU, 3.5 TECU, and 4.5 TECU, respectively. For the long-term interval, the prediction accuracy is 4.5 TECU for a
2-month latency. 相似文献
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Christopher Jekeli 《Journal of Geodesy》1996,70(4):214-223
The currently practiced methods of harmonic analysis on the sphere are studied with respect to aliasing and filtering. It is assumed that a function is sampled on a regular grid of latitudes and longitudes. Then, transformations to and from the Cartesian plane yield formulations of the aliasing error in terms of spherical harmonic coefficients. The following results are obtained: 1) The simple quadratures method and related methods are biased even with band-limited functions. 2) A new method that eliminates this bias is superior to Colombo's method of least squares in terms of reducing aliasing. 3) But, a simple modification of the least-squares model makes it identical to the new method as one is the dual of the other. 4) The essential elimination of aliasing can only be effected with spherical cap averages, not with the often used constant angular block averages. 相似文献
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受测量误差等因素影响，直接使用GRACE时变重力场模型的地表质量变化反演结果呈现严重条带噪声，必须采用滤波消除。本文对不同滤波方法进行了试验分析，以信噪比最大为准则，确定了不同滤波方法的最优滤波参数，并在此基础上提出了一种各向异性组合滤波方法。该方法根据时变重力场模型球谐系数误差特性，结合各向异性高斯滤波和均方根滤波特点，对精度较高的低次项系数采用较大权重以保留更多有效信号，而对精度较差的高次项系数采用较小权重以压制噪声。不同于传统的两步法组合滤波，该方法仅需进行一步滤波处理。试验结果表明，本文提出的各向异性组合滤波方法计算步骤简单，能够有效消除条带噪声；与单一滤波和传统两步法组合滤波方法相比，提高了反演结果信噪比，保留了更多真实信号。 相似文献
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对流层延迟是卫星导航定位的主要误差源,GNSS广域增强需要高精度的对流层延迟产品进行误差修正。对流层延迟可通过GNSS进行实时估计,也可通过融合多源数据的数值气象预报模型获取。IGS发布的全球对流层天顶延迟产品由GNSS解算,其精度可达4mm,时间分辨率为5min,但其分布不均匀,在广袤的海洋区域无数据覆盖。GGOS Atmosphere基于ECMWF 40年再分析资料,可提供1979年以来时间分辨率为6h、空间分辨率为2.5°×2°的全球天顶对流层总延迟格网数据。本文通过2015年全球IGS测站的ZTD资料对GGOS的ZTD产品进行了评估,研究了GGOS Atmosphere对流层延迟产品与IGS发布ZTD资料之间的系统差,通过线性拟合估计出每个测站GGOS-ZTD与IGSZTD系统差系数(包括比例误差a和固定误差b),然后对比例误差a、固定误差b进行球谐展开,建立了两种ZTD数据源之间的系统差模型。选取IGS测站和陆态网测站,对附加系统偏差改正后的GGOSZTD产品对PPP的收敛速度的影响进行研究。本文研究结果表明:GGOS-ZTD与IGS-ZTD间存在系统偏差,其bias平均为-0.54cm;两者之间较差的RMS平均为1.31cm,说明GGOS-ZTD产品足以满足广大GNSS导航定位用户对对流层延迟改正的需要。将改正了系统差后的GGOS-ZTD产品用于ALBH、DEAR、ISPA测站、PALM测站、ADIS测站、YNMH测站、WUHN测站进行PPP试验,发现可明显提高定位收敛速度,尤其是在U方向上,收敛速度分别提高10.58%、31.68%、15.96%、43.89%、51.46%、14.69%、18.40%。 相似文献
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为了分析单站区域电离层总电子含量(total electron content,TEC)模型的适用范围和精度,基于2～15阶次球谐函数,分别建立了欧洲区域16个单站区域电离层TEC模型,生成了区域格网TEC,并与欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)、... 相似文献
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The Meissl scheme for the geodetic ellipsoid 总被引：2，自引：1，他引：1
We present a variant of the Meissl scheme to relate surface spherical harmonic coefficients of the disturbing potential of
the Earth’s gravity field on the surface of the geodetic ellipsoid to surface spherical harmonic coefficients of its first- and second-order normal derivatives on the same or any other ellipsoid.
It extends the original (spherical) Meissl scheme, which only holds for harmonic coefficients computed from geodetic data
on a sphere. In our scheme, a vector of solid spherical harmonic coefficients of one quantity is transformed into spherical
harmonic coefficients of another quantity by pre-multiplication with a transformation matrix. This matrix is diagonal for
transformations between spheres, but block-diagonal for transformations involving the ellipsoid. The computation of the transformation
matrix involves an inversion if the original coefficients are defined on the ellipsoid. This inversion can be performed accurately
and efficiently (i.e., without regularisation) for transformation among different gravity field quantities on the same ellipsoid,
due to diagonal dominance of the matrices. However, transformations from the ellipsoid to another surface can only be performed
accurately and efficiently for coefficients up to degree and order 520 due to numerical instabilities in the inversion. 相似文献
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本文推导的椭球谐系数和球谐系数相互之间转换关系的核心思想是在ε~2量级下利用Legendre函数的正交性,从球谐系数求解的积分表示出发,将积分中的椭球坐标变量与球坐标变量相互转换,从而得出椭球谐系数与球谐系数之间的转换关系。本文导出的转换关系有以下优点:①对于第二类Legendre函数的计算采用Laurent级数表示,使计算第二类Legendre函数更为简单;②保留了ε~2量级下,导出的转换关系相比文献[2]的形式更简单,满足物理大地测量边值问题线性化的要求;③顾及了余纬和归化余纬的区别。 相似文献
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Fast spherical collocation: theory and examples 总被引：2，自引：4，他引：2
It has long been known that a spherical harmonic analysis of gridded (and noisy) data on a sphere (with uniform error for
a fixed latitude) gives rise to simple systems of equations. This idea has been generalized for the method of least-squares
collocation, when using an isotropic covariance function or reproducing kernel. The data only need to be at the same altitude
and of the same kind for each latitude. This permits, for example, the combination of gravity data at the surface of the Earth
and data at satellite altitude, when the orbit is circular. Suppose that data are associated with the points of a grid with
N values in latitude and M values in longitude. The latitudes do not need to be spaced uniformly. Also suppose that it is required to determine the
spherical harmonic coefficients to a maximal degree and order K. Then the method will require that we solve K systems of equations each having a symmetric positive definite matrix of only N × N. Results of simulation studies using the method are described.
Received: 18 October 2001 / Accepted: 4 October 2002
Correspondence to: F. Sansò 相似文献