空间测量基础第四章大气延迟.pptVIP

第四章大气延迟;电离层延迟

电离层–自由电子

与信号的频率有关–与信号频率的平方成反比〔色散效应〕

与信号传播途径上的电子密度有关，而电子密度又与高度、时间、季节、地理位置、太阳活动等有关

电离层对载波和测距码的影响，大小相等，符号相反

应对方法

模型改正–单层电离层模型

双频改正

相对定位;对流层延迟

对流层

对流层延迟的干分量与湿分量

相对与GPS信号，与信号的频率无关〔非色散〕

应对方法

相对定位

模型改正

气象元素-干温、湿温、气压

Hopefield模型、Saastamoinen模型等。;4.1预备知识;电磁波的传播特性〔续〕;大气的结构;4.2对流层延迟;对流层延迟和对流层延迟改正

定义

;对流层延迟和对流层延迟改正〔续〕

对流层的色散效应

折射率与信号波长的关系;对流层延迟和对流层延迟改正〔续〕

大气折射率N与气象元素〔温度、气压和湿度〕的关系

Smith和Weintranb，1954;霍普菲尔德〔Hopfield〕改正模型

出发点;

投影函数的修正;萨斯塔莫宁〔Saastamoinen〕改正模型

原始模型;勃兰克〔Black〕改正模型;对流层改正模型综述

不同模型所算出的高度角30?以上方向的延迟差异不大;气象元素的测定

气象元素

干温、湿温、气压

干温、相对湿度、气压

水气压es的计算方法

由相对湿度RH计算;误差分析

模型误差

气象元素误差

量测误差

仪器误差

读数误差

测站气象元素的代表性误差

实际大气状态与大气模型间的差异;结论：;4.3电离层延迟; 电离层是高度位于50km至1000km之间的大气层。由于太阳的强烈辐射，电离层中的局部气体分子将被电离形成大量的自由电子和正离子。当电磁波信号穿过电离层时，信号的路径会产生弯曲〔但对测距的影响很微小，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〕。所以用信号的传播时间乘上真空中的光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离。对于GPS信号来讲，这种距离差在天顶方向最大可达50m〔太阳黑子活动顶峰年11月份的白天〕，在接近地平方向时〔高度角为20°时〕那么可达150m。;信号在电离层中的传播特性;电离层折射;电离层折射〔续〕;影响电子密度和总??子含量的因素

电子密度与总电子含量

电子密度：单位体积中所包含的电子数。

总电子含量〔TEC–TotalElectronContent〕：底面积为一个单位面积时沿信号传播路径贯穿整个电离层的一个柱体内所含的电子总数。;电子密度

与高度有关

与地方时有关

与太阳活动有关

与季节有关

与位置有关;大气高度与电子密度的关系;地方时与电子含量的关系;太阳活动情况与电子含量的关系

与太阳活动密切相关

太阳活动剧烈时，电子含量增加

太阳的活动周期约为11年;地理位置与电子含量的关系;电离层延迟的改正方法

概述

经验模型改正

双频改正

实测模型改正;

国际参考电离层模型〔IRI–InternationalReferenceIonosphere〕

由国际无线电科学联盟〔URSI–InternationalUnionofRadioScience〕和空间研究委员会〔COSPAR-CommitteeonSpaceResearch〕提出

描述高度为50km-2000km的区间内电子密度、电子温度、电离层温度、电离层的成分等

以地点、时间、日期等为参数;Klobuchar模型

特点

由美国的提出

描述电离层的时延

广泛地用于GPS导航定位中

GPS卫星的导航电文中播发其模型参数供用户使用

;Klobuchar模型〔续〕

中心电离层;Klobuchar模型〔续〕

模型算法;Klobuchar模型〔续〕

模型算法;电离层延迟的双频改正;电离层延迟的双频改正〔续〕;电离层延迟的实测模型改正

根本思想

利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟

利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的的TEC实测模型

局部〔区域性〕的实测模型改正

方法;电离层延迟的实测模型改正

全球〔大范围〕的实测模型改正

方法; 电磁波信号通过电离层时传播速度会产生变化，致使量测结果产生系统性的偏离，这种现象称为电离层折射。电离层折射的大小取决于外界条件〔时间、太阳黑子数、地点等〕和信号频率。在伪距测量和载波相位测量中，电离层折射的大小相同，符号相反。