基于电离层经向分布特征的电离层拟合研究.docx
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2023-02-23
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摘要
反距离加权内插法是一种普遍使用的电离层总电子含量（total electron content，TEC）内插方
法，但其受站间距影响较大，大范围内插值所需站点数量较多。针对同经向分布下的站点，利用电
离层在同经度分布下具有从高纬度到低纬度递减的特征，对电离层 TEC 进行经向多项式拟合并内
插。经统计，插值偏差的均方根（root mean square，RMS）在 3 TECU 以内，满足定位过程中
对电离层延迟估计的要求，同时该方法扩大了站间距，实现了大范围内实时 TEC 内插。
Abstract
The inverse distance weighted interpolation method is widely used in ionospheric
total electron content（TEC） interpolation， but it is greatly affected by the
distance between stations， and the number of stations required for interpolation
over a large range is large. The ionosphere has a characteristic of decreasing from
high latitude to low latitude under the same meridional distribution. For the stations
under the same meridional distribution， we establish a polynomial to fit and
interpolate the ionospheric TEC. According to the statistical results， the root mean
square（RMS） of interpolation bias is within 3 TECU， which satisfies the
requirements of ionospheric delay estimation during the positioning. At the same
time， this method expands the station spacing and enables real-time TEC
interpolation in a wide range.
译
关键词
电离层; 总电子含量（total electron content，TEC）; 经向分布; 多项式拟合
Keywords
ionosphere; total electron content（TEC）; meridional distribution; polynomial
fitting
译
电离层在全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）定位过程中作为主
要误差源，极大限制了定位精度。GNSS 信号传播过程中在电离层内部的折射和偏移是造成 GNSS
定位过程中电离层延迟的主要原因
［ 1］
。为了提高定位精度，要实时获取卫星和接收机间电离层穿
刺点的电离层信息，一般用电离层总电子含量（total electron content，TEC）来描述电离层状
态
［ 2］
。而目前观测技术不够成熟，观测设备数量稀少，无法实时获得任意位置的电离层情况。电
离层应用过程中普遍使用如下方法实时获得与待处理位置相关联的 TEC 信息：①利用同一位置电
离层穿刺点历史数据对现在时刻的 TEC 进行时间外推
［ 3］
；②利用穿刺点周围固定参考站实时播发
的 TEC 信息对当前位置的 TEC 进行实时内插
［ 4］
。常用的 TEC 内插方法有反距离加权法、克里金
插值法和模型插值法等。反距离加权法将临近站点作为参考站，将参考站点和待插值站点间距离的
倒数作为权值，计算加权平均数，得到待求点的值
［ 5］
；克里金插值利用已有数据建立待插值点的
最优线性无偏估计
［ 6，7］
；模型插值利用已有点拟合出残差最小的函数模型，将待求点代入模型后得
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