利用載波相位平滑偽距分析深圳市電離層變化規律

羅和平，邱 蕾

（深圳市地籍測繪大隊，廣東 深圳518034）

在GNSS精密定位中，關鍵的技術之一就是如何削弱電離層延遲誤差的影響。其中電離層延遲誤差可以用總電子含量（total electron content，TEC）表示，因此，研究TEC的變化規律對于消除電離層延遲誤差十分重要。電離層延遲誤差的計算通常可以采用兩種模型，一種是利用多年來的經驗建立的相關模型來改正電離層延遲，另外一種是利用載波相位聯合偽距建立的模型來消除電離層延遲誤差，本文主要利用后一種方法來計算天頂方向的總電子含量。

本文基于深圳市連續運行參考站2009年的觀測數據，利用載波相位平滑偽距計算天頂方向的電離層延遲，然后采用曲面擬合模型，對電離層模型系數以及硬件延遲進行估計，得到電離層總電子含量。分析了深圳市電離層的季節性變化及其周日變化，并得出一些有益結論。

1 利用載波相位平滑計算VTEC

天頂方向的總電子含量（VTEC）可以利用GNSS觀測值進行計算。

2 建立區域VTEC模型

利用以上得到的載波平滑偽距后的觀測值計算出穿刺點處的電離層延遲，并且采用曲面擬合VTEC模型。

式中：φ0為測區中心點的地理緯度；φ為穿刺點處的地理緯度；λ為穿刺點處的地理經度；S為觀測時刻穿刺點處的太陽時角；S0為測區中心點在t0時的太陽時角；E為模型系數；n，m為曲面擬合模型中泰勒級數展開的階數；VTEC為天頂方向的總電子含量TEC。

本文在對數據進行處理的時候，先分時段設定電離層模型系數，并將當天的硬件延遲當作一個未知數，通過單個測站組成法方程，進行求解，從而估計出天頂方向的總電子含量TEC。

3 數據分析

利用上述方法，將深圳市連續運行參考站2009年的觀測數據進行計算，將TEC值繪制成曲線圖。圖1為深圳市連續運行參考站2009年的TEC值月曲線變化圖，橫坐標為月份，縱坐標為TEC值。圖2為深圳市連續運行參考站2009年的TEC值日變化曲線圖，橫坐標為時間（24h），縱坐標為TEC值。

從圖1可以看出，深圳市電離層延遲在春秋季電離層TEC值較大，在夏冬季電離層TEC值較小，且秋季的TEC比春季的TEC大。

從圖2中的日變化曲線可以看出，在5時（北京時間13：00）的斜率最大，TEC的變化最為劇烈。TEC最大值一般出現在6時（北京時間14：00），并且冬季最大值一般出現的較早，夏季最大值出現較晚。TEC最小值一般在21時（北京時間5：00）。11月的日變化量最大，TEC值從0TEC變化到120TEC，1月的日變化量最小，從0TEC變化到35TEC。由此可見，電離層TEC的大小很大程度取決于太陽的活動強度，電離層TEC白天變化幅度較大，夜晚變化幅度較小，為常數。

圖1 月變化曲線圖

4 結 論

本文計算了2009年深圳市電離層TEC的變化情況，發現電離層TEC的大小與太陽活動強度具有很強的相關性，深圳市電離層延遲在春秋季電離層TEC值較大，在夏冬季電離層TEC值較小，且秋季的TEC比春季的TEC大。日變化量最大的月份是11月，日變化量最小的月份是1月份，TEC最大值一般出現在6時（北京時間14：00），并且冬季最大值一般出現的較早，夏季最大值出現較晚，TEC最小值一般在21時（北京時間5：00）。

圖2 日變化曲線圖

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