網絡RTK的電離層折射計算與改正
【摘 要】本文討論了目前幾類電離層延遲模型,分析了其改正效果,針對網絡RTK的特點,給出了一種適合網絡RTK定位的電離層延遲計算和處理方法,首先對基準站網的垂直電子總量計算,然后內插用戶站處的垂直電子總量,進行估算用戶電離層延遲和改正。實驗證明,該方法可以取得較理想的定位結果。
【關鍵詞】網絡RTK,電離層延遲,垂直電子總量
1.引言
GPS的SA(Selective Availability)已于2000年5月1日關閉,電離層折射對GPS衛星定位的影響就成為最大的誤差源,其對偽距觀測值的影響可達20—30米,在電磁活動高峰期,甚至可達40米,一般情況下,電離層對某一個地區的平均垂直距離延遲為10米左右 [1]。目前有幾種不同的方法用于偽距觀測值的改正,下面討論一下這些方法和它們的改正效果:
①使用ICA(Ionespheric Correction Algorithm)[2]可改正大約50%(RMS)的電離層延遲影響,ICA改正系數作為衛星信息的一部分播發給用戶,并且每10天由GPS主控制站至少更新一次或多次,根據具體太陽活動情況而定,因為不需要雙頻觀測值,所以該方法在單頻用戶中使用較多,但改正的效果不夠理想;
②使用電離層活動模型,該方法需要幾百個系數進行模擬,比較適合長期的、大范圍的平均電離層延遲的模擬改正,其對區域平均電離層折射改正的殘差為10%左右,對實時的偽距觀測值的電離層折射改正可達75%(RMS),如IRI(International Reference Ionosphere)和Bent模型;
③使用雙頻消除法,即使用雙頻接收機的觀測數據通過無電離層組合直接消除電離層對每一顆觀測衛星偽距觀測值的影響,該方法可消除99%的電離層延遲影響,特別是在L5頻率實現后,將會具有更大的優勢。
在某一區域內建立多個(一般為三個或三個以上)的GPS基準站,對該地區構成網狀覆蓋,并以這些基準站中的一個或多個為基準計算和發播GPS改正信息,對該地區內的GPS用戶進行實時改正的定位方式,稱為GPS網絡RTK,又稱為多基準站RTK。除這些基準站外,通常還包括一個系統計算/控制中心和若干用戶構成;鶞收揪W采集實時衛星觀測數據,發送到系統計算/控制中心,計算/控制中心對基準站網數據進行實時處理,并生成區域/用戶的距離改正信息,發送給每個用戶,用戶利用這些改正信息和自己的觀測值進行整周模糊度解算,可實時得到厘米級的定位信息[3]。
可見,網絡RTK定位具有自身的特點,上述三種/類電離層折射處理方法用于網絡RTK都存在一定的不足:第一種方法改正效果較差;第二種模型復雜,比較適合長時間的靜態定位,對于RTK定位來說,系統啟動時間較長,并且改正效果也不是很理想;第三種方法由于直接消除了電離層延遲的影響,則不利于用戶電離層延遲的估算算與整周模糊度解算。
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