融合非同步星地异构GNSS、测高和DORIS观测的全球电离层TEC实时精确监测方法
批准号:
42074043
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
李子申
依托单位:
学科分类:
卫星大地测量学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李子申
中文摘要
全球电离层TEC实时精确反演是推动空间电离层天气应用的基础与核心。以北斗/GNSS、测高卫星和DORIS等为代表的电离层观测存在的“非同步”问题以及“星地异构”特点,严重制约其在实时模式中的应用效能。针对此,本项目拟通过发展“建模+预测”的循环迭代处理策略,将非同步观测的贡献延拓至当前历元;结合星地异构特点,设计各类系统误差的序贯处理和动态调整方法,削弱残余误差的无限累积进而导致解算不稳定的影响;借鉴“虚拟观测”和“大网处理”思想,大幅提高实时解算效率;在此基础上,建立实时模式下利用非同步星地异构观测进行电离层TEC反演的系统解决方案,在全球范围内实现优于3TECu的反演精度;结合典型应用进行编码播发和服务模式的设计,开展试验验证和国际推广。. 相关成果不仅可进一步丰富卫星导航电离层监测的理论和方法,而且推动北斗在电离层监测领域的落地应用,具有重要的科学和现实意义。
英文摘要
Real-time global ionospheric total electron content (TEC) modeling and monitoring using the asynchronous observations from ground- and space-based multi-GNSS, Altimetry and DORIS techniques constitutes the fundament and basis of various ionospheric space weather applications. However, the use of BDS/GNSS, Altimetry and DORIS observations for real-time ionospheric TEC modeling is pronouncedly affected by their asynchronous characteristics, i.e., different time latencies, accuracies and observable types (absolute versus relative TECs and slant versus vertical TECs) within the respective observations. To extend the asynchronous observations with different time latencies to the same ionospheric modeling epoch, a prediction-plus-modeling iterative processing strategy is first proposed. To inhibit the infinite accumulation of the modeling residuals caused by the systematic offsets between multitype ground- and space-based observations, a sequential processing and automatic adjustment method is designed. Additionally, the consideration of pseudo-observations and large network processing is applied to improve the efficiency of real-time ionospheric TEC modeling with multitype observations. The systematic solution for the real-time global ionospheric TEC modeling and monitoring with multitype ground- and space-based asynchronous observations is expected to be achieved, which shall exhibit an overall accuracy of 3.0 TECu on a global scale. Finally, the experimental verification and application will be focus of the proposal by designing appropriate schemes for real-time ionospheric information coding and broadcasting with the consideration of typical application scenarios. . The achievement of the proposal shall not only enrich the theory of real-time ionospheric modeling with multi-GNSS techniques, but also facilitate the application of BDS navigation satellite system for ionospheric space weather monitoring, which exhibits the important theoretical and the practical significance for both GNSS and ionosphere research fields.
本项目旨在解决全球电离层总电子含量(TEC)实时精确监测中因“非同步”观测和“星地异构”数据融合带来的技术难题,推动北斗/GNSS在空间电离层天气实时监测中的应用。研究基于GNSS、测高卫星和DORIS等多源数据,发展了“建模+预测”的循环迭代策略,结合星地异构数据特点,提出多类系统误差的序贯处理和动态调整方法,并借鉴“虚拟观测”与“大网平差”策略,提升实时解算效率。最终,建立了一套利用非同步星地异构观测进行电离层TEC反演的系统解决方案,在全球范围内实现优于3.0 TECu的反演精度,并设计了全球电离层实时产品的编码播发和服务模式,进行试验验证和国际推广。.项目主要开展研究包括星地多源电离层观测数据的近实时质量控制及系统误差处理、顾及非同步与星地异构特性的全球电离层TEC实时反演方法、面向多领域应用的全球电离层实时产品编码播发和服务模式设计、以及全球电离层实时监测系统的软件研制及应用验证。本研究在多方面取得突破性进展,包括:提出了顾及天线相位中心偏差改正的GNSS差分码偏差精确估计方法,应用于精密定位时定位精度提升约5.7%(水平)和6.8%(高程);基于测高卫星、电离层掩星、DORIS数据,构建了电离层TEC建模和预测相结合的方法,优化了实时电离层综合解算模型,实现了全球范围内电离层模型的高精度反演和实时更新;向IGS提交了全球实时电离层地图(RT-GIM)产品,成为全球第二家提供实时电离层产品的团队;面向智能终端高精度定位,开发了北斗/GNSS实时PPP定位软件,并通过智能手机应用验证电离层产品的有效性。.项目突破了电离层实时精确监测的关键瓶颈,推动北斗在电离层天气监测中的应用,为未来高精度定位、短波通信等领域提供可靠的电离层信息支持。该研究成果已在国际GNSS服务组织(IGS)、国际大地测量协会(IAG)等机构推广,并支持IGS电离层分析中心的例行产品计算。同时,研究团队在CSNC、EGU等国际会议上作报告,并积极参与国际标准制定。本研究不仅推动了北斗系统的全球应用,还为未来的电离层监测和空间天气研究奠定了技术基础。
多模多频全球导航卫星系统差分码偏差统一定义与精确估计方法
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批准号:41674043
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2016
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负责人:李子申
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依托单位:
我国低纬地区GNSS电离层延迟精确建模与修正新方法研究
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批准号:41304034
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2013
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负责人:李子申
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依托单位:
国内基金
海外基金