基于PPP网解UPD模糊度固定技术的实时“厘米级”电离层反演及监测预警研究

In order to realize the real-time high-precision “centimeter-level” ionospheric monitoring and early-warning service, the main problems of the real-time high precision ionospheric delay estimation are studied using the global/regional GNSS continuous observation network in this project. Firstly, the UPD (Uncalibrated Phase Delay) of GNSS satellites are calculated using the data of GNSS observation, the real-time, efficient, “centimeter-level” ionospheric delay is estimated based on the PPP Network Solution by UPD Ambiguity Fixed Technology, thus the accuracy of real-time ionospheric delay and model is enhanced and promoted. The accuracy and reliability of parameters estimation are improved by deeply analyzing the time-varying characteristics of frequency deviation of phase. By compensating the ionospheric delay in each system, a real-time high precision "centimeter- level" ionosphere delay fine model and ionospheric disturbance response level evaluation criteria were established. The dynamic spatial and temporal distribution of the ionospheric map is shown in fine and sensitive manner. Finally, The ability of the middle and low latitudes of ionospheric monitoring and early-warning and the intense changes of the equatorial ionosphere will be greatly enhanced (pseudo range meters to carrier phase centimeter). These results will help to provide theoretical support and technical support for high-precision wide-area enhanced rapid precision positioning, disaster monitoring and early-warning, and space physics scientific research.

本项目旨在基于全球/区域GNSS连续观测网络，研究实时高精度电离层延迟估计存在的主要问题，实现实时高精度“厘米级”电离层扰动监测及预警服务。主要研究基于GNSS观测数据解算卫星端UPD，采用PPP网解UPD模糊度固定技术进行实时、高效的“厘米级”高精度电离层延迟估计方法与策略，增强、提升实时电离层延迟和模型的精度；深入分析相位频间偏差时变特性，提高参数估计的精度和可靠性；补偿归化各系统所解算的电离层延迟量，建立实时高精密“厘米级”电离层延迟精细模型和电离层异常扰动响应级别评估标准，精细、灵敏展现区域电离层动态时空分布，大幅度提升(伪距米级至载波相位厘米级)中低纬度及赤道电离层剧烈变化区域的电离层监测、预警能力，为高精度广域增强快速精密定位、灾害监测预警和空间物理科学研究提供理论支持与技术保障。

本项目基于全球/区域GNSS连续观测网络，研究实时高精度电离层延迟估计存在的一系列主要问题，从观测数据到产品一整套技术流程体系，实现了实时高精度电离层扰动监测及预警服务。主要研究依次为：1）北斗三/GNSS超快速精密轨道确定；2）北斗三/GNSS实时卫星钟差估计；3）框架基准点稳定性评估分析；4）北斗三/GNSS全频点宽窄巷UPD估计；5）北斗三/GNSS全球电离层建模及分析；6）北斗三/GNSS全频点DCB估计；7）北斗三/GNSS PPP-AR实时精度定位；8）实时高精度电离层解算及监测预警系统集成；9）开发完成7套解算软件，全球电离层和频间偏差解算软件、大规模基准站网快速解算软件、全平台高精度GNSS综合定位解算分析软件、北斗实时钟差解算软件、多频多系统全球电离层解算软件、多频多系统DCB估计软件、多频多系统UPD估计软件；10）国家发明专利 2项；发表论文 29篇(均标注)（其中项目负责人为第一作者/通讯作者发表SCI 9篇，EI 3篇，均标注）。. 本项目的研究成果现已集成在我院承担的北斗分析中心数据及产品服务平台上，常态化的生成轨道、钟差、宽/窄巷项UPD、电离层、DCB产品，整体提升了实时电离层监测及预警能力，对高精度广域增强快速定位、灾害监测预警、北斗产业全球化发展、空间科学研究等提供了重要的理论支持与技术保障，同时提供了社会化应用服务。