GNSS电离层视线方向电子含量(STEC)提取

2024-01-24 13:50

本文主要是介绍GNSS电离层视线方向电子含量(STEC)提取,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

一、基于GNSS观测值提取STEC

二、伪距法提取

三、相位平滑伪距法提取


一、基于GNSS观测值提取STEC

        GNSS信号主要包括测码伪距和载波相位两种常用观测量,其观测方程可以表示为:

P^{_{r,j}^{s}} = \varrho{_{r,j}}^{s}+c*(dt_{r}-dt^{s})+d_{orb}^{s}+T_{r}^{s}+I_{r,j}^{s}+c*B_{r,j}+c*B_{j}^{s}+rel^{_{r,j}^{s}}+\xi

\phi ^{_{r,j}^{s}} = \varrho{_{r,j}}^{s}+c*(dt_{r}-dt^{s})+d_{orb}^{s}+T_{r}^{s}-I_{r,j}^{s}-c*b_{r,j}-c*b_{j}^{s}+rel^{_{r,j}^{s}}+\epsilon

        其中:

        P^{_{r,j}^{s}}\phi ^{_{r,j}^{s}}分别表示接收机r观测卫星s在第i个频率上的伪距和相位观测值

       \varrho{_{r,j}}^{s}表示接收机r到卫星s的几何距离

        dt_{r}dt^{s}表示接收机r、卫星s的钟差

        d_{orb}^{s}表示卫星s的轨道误差

        T_{r}^{s}表示接收机r到卫星s观测路径上的对流层延迟

        I_{r,j}^{s}表示接收机r到卫星s观测路径上在第i个频率上的电离层延迟

        B_{r,j}B_{j}^{s}表示接收机端与卫星端在第i个频率上的伪距硬件延迟

        b_{r,j}b_{j}^{s}表示接收机端与卫星端在第i个频率上的相位小数偏差

        rel^{_{r,j}^{s}}表示接收机r与卫星s的相对论效应

        从上式可以看到出了电离层延迟硬件延迟整周模糊度频率有关外,其他误差项均与频率无关。因此可以通过两个或两个以上的无几何距离组合消除频率无关项的误差,进而方便求解电离层观测值

P^{_{r,4}^{s}} =P^{_{r,1}^{s}}-P^{_{r,2}^{s}} =I_{r,1}^{s}-I_{r,2}^{s}+c*B_{r,1}-c*B_{r,2}+c*B_{1}^{s}-c*B_{2}^{s}

\phi ^{_{r,4}^{s}} =\phi ^{_{r,1}^{s}} -\phi ^{_{r,2}^{s}} =-(I_{r,1}^{s}-I_{r,2}^{s})-c*(b_{r,1}-b_{r,2})-c*(b_{1}^{s}-b_{2}^{s})+\lambda _{1}N_{1}-\lambda _{2}N_{2}

        令;

DCB_{_{r,12}}=B_{r,1}-B_{r,2}

DCB_{12}^{s}=B_{1}^{s}-B_{2}^{s}

DPB_{_{r,12}}=b_{r,1}-b_{r,2}

DPB_{12}^{s}=b_{1}^{s}-b_{2}^{s}

        则电离层观测值可简化为:

        P^{_{r,4}^{s}} =P^{_{r,1}^{s}}-P^{_{r,2}^{s}} =I_{r,1}^{s}-I_{r,2}^{s}+c*DCB_{_{r,12}}+c*DCB_{12}^{s}

\phi ^{_{r,4}^{s}} =\phi ^{_{r,1}^{s}} -\phi ^{_{r,2}^{s}} =-(I_{r,1}^{s}-I_{r,2}^{s})-c*DPB_{_{r,12}}-c*DPB_{12}^{s}+\lambda _{1}N_{1}-\lambda _{2}N_{2}

        目前利用上式的电离层观测值进行TEC提取的方法有三种:

  1. 伪距法,即直接利用无几何距离组合获取电离层TEC观测量,方法简单、易于计算,单精度较低。
  2. 相位平滑伪距法,即无几何距离观测值和伪距观测值计算电离层TEC观测值,方法简单,精度较高。
  3. 非组合PPP法,利用非组合PPP模型将电离层延迟作为待估参数估计,相较于相位平滑伪距法,其提取方法复杂,但是精度要比相位平滑伪距法高。

二、伪距法提取

        伪距法提取的关键方程为:

P^{_{r,4}^{s}} =P^{_{r,1}^{s}}-P^{_{r,2}^{s}} =I_{r,1}^{s}-I_{r,2}^{s}+c*DCB_{_{r,12}}+c*DCB_{12}^{s}

        在正确改正了卫星和测站上的DCB后得到STEC观测量,其中星站上的DCB可以通过上海天文台CAS发布的BSX文件获取。

三、相位平滑伪距法提取

        直接将无几何距离伪距值P^{_{r,4}^{s}}和相位值\phi ^{_{r,4}^{s}}求和,即可得到相位模糊度Na,其中Na表示整周模糊度和相位小数偏差的合并项(同样和上面伪距法一样需要估计或者读取相关产品获取DCB):

Na=P^{_{r,4}^{s}}+\phi ^{_{r,4}^{s}}+c*DCB_{_{r,12}}+c*DCB_{12}^{s}

        上式中受伪距观测值噪声的影响,单历元求解的模糊度误差较大。鉴于模糊度在一个连续观测弧段内,如果不发生周跳,其值不会改变。因此可以通过对一个连续弧段取平均求模糊度的方式来削弱伪距观测值噪声的影响。若连续弧段长度为n个历元,k表示历元号则有:

\bar{Na}=\frac{1}{n}\sum (P^{_{r,4}^{s}}+\phi ^{_{r,4}^{s}}+c*DCB_{_{r,12}}+c*DCB_{12}^{s})

        由此得到STEC的提取方程:

\phi ^{_{r,4}^{s}}-Na =-(I_{r,1}^{s}-I_{r,2}^{s})

四、实验结果和分析总结

图1JFNG站上STEC提取结果对比

图2 STEC转换为VTEC结果对比

        由图中可以看出,虽然伪距法得到不同卫星的电离层TEC 观测值的站间单差值貌似完美重合,但只是均值意义上的貌似重合,其波动范围非常大。而相位平滑伪距法得到的电离层TEC观测值每颗卫星弧段内非常平滑,而且波动幅度很小,说明该方法很好的平滑了伪距噪声影响。

这篇关于GNSS电离层视线方向电子含量(STEC)提取的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/639895

相关文章

Python实现常用文本内容提取

《Python实现常用文本内容提取》在日常工作和学习中,我们经常需要从PDF、Word文档中提取文本,本文将介绍如何使用Python编写一个文本内容提取工具,有需要的小伙伴可以参考下... 目录一、引言二、文本内容提取的原理三、文本内容提取的设计四、文本内容提取的实现五、完整代码示例一、引言在日常工作和学

C++字符串提取和分割的多种方法

《C++字符串提取和分割的多种方法》在C++编程中,字符串处理是一个常见的任务,尤其是在需要从字符串中提取特定数据时,本文将详细探讨如何使用C++标准库中的工具来提取和分割字符串,并分析不同方法的适用... 目录1. 字符串提取的基本方法1.1 使用 std::istringstream 和 >> 操作符示

基于Python开发批量提取Excel图片的小工具

《基于Python开发批量提取Excel图片的小工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Python中的openpyxl库开发一个小工具,可以实现批量提取Excel图片,有需要的小伙伴可以参考一下... 目前有一个需求,就是批量读取当前目录下所有文件夹里的Excel文件,去获取出Excel文件中的图片,并

详解如何使用Python提取视频文件中的音频

《详解如何使用Python提取视频文件中的音频》在多媒体处理中,有时我们需要从视频文件中提取音频,本文为大家整理了几种使用Python编程语言提取视频文件中的音频的方法,大家可以根据需要进行选择... 目录引言代码部分方法扩展引言在多媒体处理中,有时我们需要从视频文件中提取音频,以便进一步处理或分析。本文

基于Python实现一个PDF特殊字体提取工具

《基于Python实现一个PDF特殊字体提取工具》在PDF文档处理场景中,我们常常需要针对特定格式的文本内容进行提取分析,本文介绍的PDF特殊字体提取器是一款基于Python开发的桌面应用程序感兴趣的... 目录一、应用背景与功能概述二、技术架构与核心组件2.1 技术选型2.2 系统架构三、核心功能实现解析

Linux使用cut进行文本提取的操作方法

《Linux使用cut进行文本提取的操作方法》Linux中的cut命令是一个命令行实用程序,用于从文件或标准输入中提取文本行的部分,本文给大家介绍了Linux使用cut进行文本提取的操作方法,文中有详... 目录简介基础语法常用选项范围选择示例用法-f:字段选择-d:分隔符-c:字符选择-b:字节选择--c

使用Python在Excel中插入、修改、提取和删除超链接

《使用Python在Excel中插入、修改、提取和删除超链接》超链接是Excel中的常用功能,通过点击超链接可以快速跳转到外部网站、本地文件或工作表中的特定单元格,有效提升数据访问的效率和用户体验,这... 目录引言使用工具python在Excel中插入超链接Python修改Excel中的超链接Python

C#从XmlDocument提取完整字符串的方法

《C#从XmlDocument提取完整字符串的方法》文章介绍了两种生成格式化XML字符串的方法,方法一使用`XmlDocument`的`OuterXml`属性,但输出的XML字符串不带格式,可读性差,... 方法1:通过XMLDocument的OuterXml属性,见XmlDocument类该方法获得的xm

C#提取PDF表单数据的实现流程

《C#提取PDF表单数据的实现流程》PDF表单是一种常见的数据收集工具,广泛应用于调查问卷、业务合同等场景,凭借出色的跨平台兼容性和标准化特点,PDF表单在各行各业中得到了广泛应用,本文将探讨如何使用... 目录引言使用工具C# 提取多个PDF表单域的数据C# 提取特定PDF表单域的数据引言PDF表单是一

C#实现添加/替换/提取或删除Excel中的图片

《C#实现添加/替换/提取或删除Excel中的图片》在Excel中插入与数据相关的图片,能将关键数据或信息以更直观的方式呈现出来,使文档更加美观,下面我们来看看如何在C#中实现添加/替换/提取或删除E... 在Excandroidel中插入与数据相关的图片,能将关键数据或信息以更直观的方式呈现出来,使文档更