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    Ne Quick2電離層改正模型的性能評估

    2015-03-28 06:10:52李施佳蔡昌盛戴吾蛟易志鵬
    測繪工程 2015年1期
    關(guān)鍵詞:斜向電離層實(shí)測值

    李施佳,蔡昌盛,2,戴吾蛟,2,易志鵬

    (1.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院,湖南 長沙410083;2.湖南省精密工程測量與形變?yōu)暮ΡO(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長沙410083;3.國網(wǎng)湖南省電力公司培訓(xùn)中心電力營銷培訓(xùn)分部,湖南 長沙410131)

    伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是歐盟正在建設(shè)的世界上第一個向民用開放的商業(yè)全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)。目前,利用星座中已有的4顆伽利略在軌驗(yàn)證衛(wèi)星進(jìn)行伽利略單系統(tǒng)定位已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。在不久的將來,更多的伽利略衛(wèi)星將在軌運(yùn)行,提供導(dǎo)航和定位服務(wù)。不同于GPS利用Kl obuchar模型[1]改正電離層誤差,伽利略系統(tǒng)采用Ne Quick模型[2]對電離層誤差進(jìn)行改正以服務(wù)于單頻接收機(jī)用戶。電離層改正模型性能的好壞直接關(guān)系到用戶的定位精度,因此Ne Quick電離層模型性能如何已成為業(yè)界普遍關(guān)心的問題。

    對于Ne Quick模型,國內(nèi)外已有學(xué)者進(jìn)行了相關(guān) 研 究。Astaf yeva 等[3]利 用 GNSS 數(shù) 據(jù) 對Ne Quick、Klobuchar和IRI模型進(jìn)行了比較研究;Jodogne等[4-5]利用 GPS臺站資料對 Ne Quick模型進(jìn)行了評估。李子偉分析了Ne Quick模型的精度[6];楊哲、王軍等研究了Ne Quick模型在中國區(qū)域 的 應(yīng) 用[7-8]。 自 從 Ne Quick 改 進(jìn) 模 型 (即Ne Quick2)于2008年被學(xué)者提出[9]后,Ne Quick2模型得到了極大關(guān)注。Ne Quick2模型改進(jìn)了Ne Quick1模型底部和頂部的電離層解析式及相關(guān)參量,優(yōu)化了計(jì)算,相比Ne Quick1具有明顯的變動。已有文獻(xiàn)大多基于Ne Quick1進(jìn)行研究,但Ne Quick1已逐漸被Ne Quick2所取代?;诖?,本文對Ne Quick2電離層改正模型進(jìn)行了性能評估。

    1 NeQuick模型

    Ne Quick模型[2]由意大利薩拉姆國際理論物理中心的高空物理和電波傳播實(shí)驗(yàn)室與奧地利格拉茨大學(xué)的地球物理、氣象和天體物理研究所聯(lián)合研究而成,該模型已經(jīng)在歐空局進(jìn)行了應(yīng)用[4],是伽利略系統(tǒng)廣播星歷采用的電離層改正模型。

    Ne Quick模型是一種三維電離層電子密度模型,利用該模型可以計(jì)算給定任何時間和空間位置的電子密度,通過對信號路徑上的電子密度進(jìn)行積分,可以得到任意路徑上的總電子含量。隨著伽利略系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn),Ne Quick模型也在不斷更新,目前最新版本為Ne Quick2。Ne Quick2模型取消了原Ne Quick1模型對F10.7指數(shù)最高上限為193的限定,使得模型與實(shí)際情況符合的更好。為了更好地反映實(shí)際電離層的變化,Ne Quick2模型對原模型的底部和頂部的電離層解析式及相關(guān)參量進(jìn)行了改進(jìn),采用與月份無關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù),計(jì)算效率得到了提高。

    Ne Quick2模型需要輸入的信息為12個CCIR系數(shù)文件和地磁緯度文件。在利用該模型計(jì)算斜路徑電子含量時,基本輸入?yún)?shù)為:信號傳播路徑上兩端點(diǎn)的地理坐標(biāo)(經(jīng)緯度)和高度、月份、世界時以及太陽活動參數(shù)(R12或F10.7)。伽利略系統(tǒng)為了給用戶提供實(shí)時電離層延遲改正值,用與地磁緯度有關(guān)的有效電離因子代替輸入?yún)?shù)F10.7。有效電離因子可通過導(dǎo)航電文參數(shù)計(jì)算得到。Ne Quick2模型具體公式可參見文獻(xiàn)[9]。

    2 數(shù)據(jù)處理結(jié)果與分析

    GPS觀測數(shù)據(jù)來自香港衛(wèi)星定位參考站網(wǎng),選取了HKOH及HKFN兩測站于2012年3月20日至24日的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。Ne Quick2模型需要的CCIR系數(shù)和地磁緯度文件來自國際電信聯(lián)盟無線電通信部的數(shù)據(jù)庫。F10.7值從美國國家海洋和大氣管理局氣象預(yù)報(bào)中心獲得?;谟^測數(shù)據(jù)中的雙頻偽距觀測值,獲得每顆衛(wèi)星的斜向總電子含量(STEC)。在輸入相應(yīng)的F10.7值、測站位置、衛(wèi)星位置和時間信息后,便可利用Ne Quick2模型獲得斜向總電子含量。最后將其與實(shí)測的斜向總電子含量求差來評估模型的精度。

    為了更好地闡述Ne Quick2模型的性能,將其與國際參考電離層(IRI)[10]和 Klobuchar模型[1]結(jié)果進(jìn)行了對比。IRI模型是IRI工作組基于大量的探測資料和研究成果開發(fā)的全球電離層模型。該模型可獲得任一時間、地點(diǎn)上空50~2 000 k m范圍內(nèi)的電子密度及路徑上的電子含量的月平均值,是目前國際上最有效且被廣泛認(rèn)可的電離層經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?,本文利用IRI2007模型進(jìn)行計(jì)算。Klobuchar模型為單層模型(高度為350 k m),該模型反映了電離層延遲的周日變化特性。單頻GPS接收機(jī)普遍采用此電離層延遲改正模型進(jìn)行電離層誤差改正。

    利用2012年3月20日03:30至06:00香港HKFN測站的觀測數(shù)據(jù)計(jì)算了截止高度角為30°時每顆GPS衛(wèi)星的實(shí)測斜向總電子含量值,將其作為參考來評價Ne Quick2模型,并與IRI和Klobuchar模型的結(jié)果進(jìn)行對比。各電離層模型斜向總電子含量計(jì)算值與GPS實(shí)測值差值結(jié)果如圖1所示。

    圖1 3種電離層模型與實(shí)測斜向總電子含量的差值

    圖1 給出了對應(yīng)每顆衛(wèi)星的實(shí)測斜向總電子含量值與模型計(jì)算得到的斜向總電子含量的差值。由于利用GPS觀測值獲得的斜向總電子含量值中還包含GPS碼間偏差的影響,故在圖1中對應(yīng)每顆衛(wèi)星的差值曲線均含有一常數(shù)項(xiàng)系統(tǒng)偏差[11]。由圖1可以看出,IRI模型對應(yīng)的PRN18和PRN22衛(wèi)星偏差值的變化幅度相對其它衛(wèi)星較大。3個不同的電離層模型計(jì)算的斜向總電子含量值變化趨勢較為一致。從圖1(c)中可以看出,部分衛(wèi)星的曲線相比圖1(a)和圖1(b)更接近0軸附近,但實(shí)測的斜向總電子含量中包含GPS碼間偏差的影響,因此與實(shí)測值差異小并不能說明該模型具有更高的精度。

    由于GPS碼間偏差在短時間內(nèi)可以當(dāng)作一個常數(shù)來處理,通過求取標(biāo)準(zhǔn)差來分析各個電離層模型求取的斜向總電子含量與實(shí)測值的差異。表1給出了對應(yīng)每顆衛(wèi)星各模型得到的斜向總電子含量值與實(shí)測值差異的標(biāo)準(zhǔn)差。

    表1 實(shí)測值與模型得到的斜向總電子含量值的差值標(biāo)準(zhǔn)差 TECU

    由表1可以看出,除衛(wèi)星PRN15外,Ne Quick2對應(yīng)每顆衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)差值最小,反映Ne Quick2模型獲得的電離層斜向總電子含量值與實(shí)測值具有更好的一致性。

    為了分析衛(wèi)星截止高度角的影響,分別計(jì)算了衛(wèi)星截止高度角為30°及60°時,2012年3月20日香港HKOH測站對應(yīng)每顆衛(wèi)星的模型與實(shí)測斜向總電子含量差值,其結(jié)果分別如圖2(a)和圖2(b)所示。其差值的標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)如表2所示。

    圖2(a)和圖2(b)分別對應(yīng)截止高度角為30°和60°的情況。圖中橫軸代表相應(yīng)截止高度角下各衛(wèi)星的有效歷元個數(shù),縱軸代表模型與實(shí)測斜向總電子含量差值,單位為TECU。圖中每一條曲線代表一顆衛(wèi)星。由圖2可以看出,在衛(wèi)星截止高度角設(shè)置為30°時,對應(yīng)IRI模型的斜向總電子含量差值在一個更大的范圍內(nèi)變化。當(dāng)截止高度角為60°時,3種模型計(jì)算的斜向總電子含量趨勢較為一致。相比而言,Ne Quick2和Klobuchar模型在低高度角時具有更好的穩(wěn)定性。由表2可以看出,當(dāng)截止高度角設(shè)置為60°時,3種模型與實(shí)測斜向總電子含量差值的標(biāo)準(zhǔn)差均大幅減小,其中IRI模型精度提升最高。兩種情況下,Ne Quick2模型與實(shí)測差值的標(biāo)準(zhǔn)差最小,而Klobuchar模型與實(shí)測差值的標(biāo)準(zhǔn)差最大,表明Ne Quick2模型具有更好的穩(wěn)定性。

    圖2 各模型計(jì)算值與實(shí)測斜向總電子含量值的差值

    表2 不同截止高度角各模型計(jì)算值與實(shí)測斜向總電子含量差值的標(biāo)準(zhǔn)差

    為減小衛(wèi)星高度角對模型精度的影響,本文計(jì)算了截止高度角為60°時,2012年3月20至23日共4 d香港HKOH測站模型計(jì)算與實(shí)測斜向總電子含量差值的標(biāo)準(zhǔn)差,其結(jié)果如圖3所示。

    圖3 實(shí)測值與模型得到的斜向總電子含量差值的標(biāo)準(zhǔn)差

    由圖3可以看出,Ne Quick2模型與實(shí)測斜向總電子含量差值的標(biāo)準(zhǔn)差保持在15 TECU以內(nèi),Ne Quick2相比IRI和Kl obuchar模型,計(jì)算的斜向總電子含量與實(shí)測值在絕大多數(shù)情況下具有更好的一致性。

    3 結(jié)束語

    通過對比不同高度角情況下Ne Quick2模型、IRI模型、Klobuchar模型與實(shí)測斜向總電子含量的差值,結(jié)果表明,IRI模型對高度角較為敏感,在衛(wèi)星高度角較低時獲得的斜向總電子含量與實(shí)測值差值較大。相對而言,Klobuchar模型和Ne Quick2模型受衛(wèi)星截止高度角影響小。根據(jù)各電離層模型計(jì)算的斜向總電子含量與實(shí)測差值的標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)結(jié)果,Ne Quick2模型與實(shí)測斜向總電子含量差值的標(biāo)準(zhǔn)差保持在15 TECU以內(nèi),Ne Quick2模型計(jì)算值與實(shí)測值具有更好的一致性。

    [1] KLOBUCHAR J A.Ionospheric ti me-delay algorith m f or single-frequency GPS users[J].Transactionson Aerospace and Electronic Systems,1987,23(2):325-331.

    [2] GIOVANNI D I,RADICELLA S M.An analytical model of the electron density profile in the ionosphere.Advances in Space Research,1990,10:27.

    [3] ASTAFYEVA E I,AFRAI MOVICH E L,OINATS A V,et al.Dynamics of global electron content in 1998–2005 derived fro m global GPS data and IRI modeling[J].Advances in Space Research,2008,42:763-769.

    [4] JODOGNE J C,NEBDI H,WARNANT R.GPS TEC and ITEC fro m digisonde data co mpared with NEQUICK model[J].Advances in Space Research,2004,2:269-273.

    [5] ZHANG MANLIAN,S M RADICELLA,SHI JIANKUI,et al.Co mparison among IRI,GPS-IGS and ionogram-derived total electron contents[J].Advances in Space Research,2006,37(5):972-977.

    [6] 李子偉,陳若夫,張勇,等.區(qū)域單頻GNSS用戶經(jīng)驗(yàn)電離層模式修正效果評估[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2009,6(5):668-673.

    [7] 楊哲,宋淑麗,薛軍琛,等.Klobuchar模型和Ne Quick模型在中國地區(qū)的精度評估[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):信息科學(xué)版,2012,37(6):704-708.

    [8] 王軍,黨亞民,薛樹強(qiáng).Ne Quick電離層模型在中國地區(qū)的應(yīng)用[J].測繪科學(xué),2007,32(4):38-40.

    [9] NAVA B,COISSON P,RADICELLA S M.A New Version of the Ne Quick ionosphere electron density model[J],Journal of At mospheric and Solar-Terrestrial Physics,70,2008,P1856-1862.

    [10]BILITZA D.International Reference Ionosphere 2000[J].Radio Sci.,2001,36(2):261-275.

    [11]孟范偉,郭英,劉振.電離層異常原因分析與建模[J].測繪與空間地理信息,2014,37(1):215-218.

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