摘要

针对电离层延迟在卫星导航定位过程中造成的影响及其本身的复杂性，同时考虑到完备性监测的重要性，该文利用河北省CORS网的实测数据进行电离层完备性监测。通过计算双差电离层延迟、电离层残差完备性监测指标（IRIM）、电离层残差内插不确定性指标（IRIU）来探讨GPS/BDS组合系统和单系统下电离层完备性监测的情况。结果表明，IRIM、IRIU值均在厘米级精度，精度较高，说明测区上空的电离层情况稳定。而且GPS/BDS组合系统的监测效果要好于GPS、BDS单系统的监测效果，说明BDS的加入提高了电离层完备性的监测性能。

引用格式

赵传华，韩芳，潘山，等．不同系统的电离层完备性监测研究［Ｊ］．测绘科学，２０１８，４３（６）：１３-１８．

正文

随着全球定位系统（globalpositioningsystem，GPS）技术不断成熟完善以及北斗卫星导航系统（BeiDounavigationsatellitesystem，BDS）、伽利略卫星导航系统（Galileosatellitenavigationsystem,Galileo)、全球导航卫星系统（globalnavigationsatellitesystem，GLONASS）系统的全面建设，定位精度有了明显提高，基本能够满足大部分用户对精度的要求。与之相比，决定用户安全性能的完备性问题却变得越来越突出。完备性是指系统残差超限或系统出现任何故障时，用户不能用其差分信号进行导航定位，此时系统及时向用户发出警告信息的一种能力[1]。完备性包括3个重要指标：告警阈值、告警时延、完备性监测风险。从用户安全的角度出发，卫星导航系统的完备性似乎要比精度更加重要。而无论是哪种卫星导航定位系统，其定位结果都要受到电离层延迟的影响，因此有必要对电离层进行完备性监测。文献[2]提出电离层残差完备性监测（ionosphereresidualintegritymonitoring，IRIM）、电离层残差内插不确定性（ionosphereresidualinterpolationuncertainty，IRIU）两个指标，并通过对德国、日本的数据进行分析，认为两项指标能够较好地反映流动站处的电离层残差和内插误差。文献[3]提出了基于双差的电离层完备性监测指标，并利用四川省的实测数据进行验证，结果表明了双差电离层延迟完备性监测指标可以较好地反映电离层延迟的情况和上空的电离层活动稳定情况。文献[4]对青岛CORS网的电离层延迟进行了完备性监测，利用实测数据对相应的算法进行验证，结果表明计算的电离层延迟较稳定，算法可行。目前的电离层完备性监测都是针对GPS的，对BDS的电离层完备性监测还没有，对GPS/BDS组合系统的电离层完备性监测更是没有，所以现有的电离层完备性监测理论在BDS、GPS/BDS组合系统中的可用性和适用性有待研究，这也将是本文研究的重点内容。

本文采用河北省连续运行参考系统（continuousoperationalreferencesystem，CORS）的实测GPS、BDS数据对部分基线的电离层进行完备性监测，并得出一些有益的结论。本文旨在探讨GPS、BDS单系统以及GPS/BDS组合系统间电离层完备性监测的效果，电离层完备性监测包括：电离层延迟的计算、内插模型的建立、IRIM的计算、IRIU的计算。由于GPS、BDS属于不同的系统，要进行组合系统的完备性监测需要对两系统进行时空系统的转换[5-8]。

通过实验可发现GPS/BDS组合系统的电离层延迟要小于GPS、BDS单系统的，3种系统的IRIM、IRIU值均能大体反映上空的电离层稳定情况，但是相比较而言，GPS/BDS组合系统的值更小、更精确，监测结果的精度更高，说明组合系统具有一定的优势，能够更加准确地衡量区域上空电离层的活动情况。本文中IRIM、IRIU的值都在厘米级精度，说明实验区上空的电离层延迟符合要求，电离层情况稳定。实际监测过程中如果超出厘米级，需要对用户发出警告信息。本文对中纬度地区的河北省进行电离层完备性监测，监测结果良好，两个监测指标在高纬度地区是否使用，将是下一步研究的重点。

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