何 畅，蔡昌盛

(中南大学地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 410083)

0 引 言

从上世纪90年代开始,GPS便被用于计算电离层电子总含量(简称TEC),且以其独特优势不断发展,现已成为监测TEC变化最精确和最主要的技术手段之一[1-2]。2000年5月,美国政府取消SA政策后,电离层延迟成为了影响GPS导航定位精度的最主要来源之一,因此通过GPS定量研究电离层TEC的变化规律,对于电离层误差改正模型的建立以及进行空间天气预报等具有重要的意义[3]。

随着GPS现代化的稳步推进,自2009年4月10日第一颗卫星开始启用第三频率信号,到目前为止已有4颗GPS卫星正常播发第三频率信号。除了GPS,其它卫星系统如GALILEO和北斗也已经开始发播三频数据,GNSS已经进入了多频时代。三频数据的播发意味着用户可以获取更多的观测数据,为进一步提高导航定位性能创造了条件[4]。引入第三个频率带来更多的观测值组合形式,为计算电离层TEC提供了更多的选择。Spits等[5-6]利用伽利略卫星导航系统的两颗试验卫星(GIOVE-A/B)的三频观测值进行了TEC监测分析,初步表明三频数据对提高TEC计算精度具有一定积极意义。本文依据现有的GPS双频观测值计算电离层TEC的原理,利用实测三频数据,对不同纬度地区的电离层TEC及其变化率进行了分析。

1 三频数据计算电离层TEC的方法

1.1 三频GPS观测方程

GPS在引入第三个频率后,以L1、L2、L5三个载波频率播发数据。当GPS信号穿过电离层时,载波相位和伪距观测值均会受电离层延迟影响,该延迟大小与载波的频率有关,在仅顾及一阶项的情况下,伪距和载波相位观测值的电离层延迟改正大小相同,符号相反。……