中国GNSS电离层观测网

利用全球导航卫星系统(GNSS)信号探测电离层,具有覆盖面广,观测连续,实时性强,分辨率好,测量精度高,简单方便以及不受天气影响等优点,当前已成为观测研究电离层结构与变化和电离层空间天气的一种广泛应用的重要手段。通过测量GNSS信号不同频率的伪距和载波相位等数据,可分析获取不同卫星信号星下电离层穿刺点处的电离层电子浓度总含量(TEC)等参量,从而给出电离层有关参量的时空变化,这在电离层科学研究和工程应用上均有重要的意义。随着我国北斗卫星导航系统(BDS)的建立和不断完善,目前中国地区的GNSS用户在同一个时刻,可以接收到超过30颗GNSS卫星信号,极大地增强和丰富了中国地区利用卫星信标观测研究电离层研究的能力。特别是我国的北斗卫星系统在亚澳区域分布着五颗静止地球轨道同步卫星(GEO)和五颗倾斜地球轨道同步卫星(IGEO),对于增强卫星观测点数,开展不同空间固定点电离层参量连续观测,提供了十分有效的技术手段。具有北斗信号接收功能的多系统GNSS观测站的广泛建设和运行,将为我国更好地开展电离层空间天气的预报和预警工作奠定坚实的观测基础,并将在电离层研究和卫星定位导航电波修正等方面发挥重要作用。

为了综合GPS、GLONASS和北斗三套卫星系统的多系统优势来进行电离层探测,发挥北斗卫星系统在中国地区的电离层探测与应用能力,中国科学院地质与地球物理研究所针对国际、国内GNSS卫星接收机技术的现状,基于我们在电离层卫星信标探测分析技术的长期工作积累,开发研制成功BG2 GNSS电离层监测仪。该仪器可同时接收BDS、GPS和GLONASS三种系统的卫星信号,获取各卫星信号的电离层TEC等参量;仪器结构紧凑,功耗低,自动化程度高,操作简便,实现了数据采集、传输和处理的全程自动化,特别适合开展多站联网观测。

BG2 GNSS电离层监测仪主要性能和指标如下:

接收信号:BDS B1,B2; GPS L1,L2;GLONASS L1,L2

数据采样间隔:1s(通常工作采用30s)

输出数据:Rinex文件;TEC文件

TEC分辨率:0.02TECU

数据实时传输时间:15分钟(可调整任意时间传输)

体积:20cm x 22.5cm x 6.8 cm

重量:1.5 kg

功耗:15 W

工作室温:0-35℃

供电:AC 110-220V 供电(可选12V电池供电)

系统具有自动观测、数据自动传输、系统远程操控和死机自复位等功能。

 

中国GNSS电离层观测网台站分布图

中国GNSS电离层观测网是中国科学院日地空间环境观测研究网络(http://www.stern.ac.cn/)联网观测的组成部分,由中国科学院地质与地球物理研究所负责运行和维护。网络通过在全国不同区域布设BG2 GNSS电离层监测仪观测站点,利用网络通信和自动观测分析技术,实现对我国电离层TEC等数据的实时采集、分析和共享,并对网络各观测设备运行状态进行实时远程监控。中国GNSS电离层观测网将为监测和研究电离层结构及其变化、电离层扰动传播、电离层赤道异常峰变化和低纬电离层不规则体特性等电离层科学研究,以及卫星通信和导航等应用研究提供有力的观测手段。