双频GPS信号仿真的电离层误差补偿模型研究谢杰

　　多频 GPS 接收机比单频 GPS 接收机具有更高的信号捕获灵敏度、更强的抗干扰性能和更高的定位精度，但三频 GPS 接收机相比于双频 GPS 接收机却没有太大的优势，因为双频 GPS 接收机已能实现电离层误差的精确补偿，且三频 GPS 接收机在抗干扰方面没有太大的提高。可见双频接收机将有广泛的应用前景，而双频 GPS 信号仿真器作为其测试验证平台，如何精确仿真接收机前端的双频信号， 特别是各误差源对双频信号的不同影响，是仿真的关键因素。电离层误差是信号传播过程中的重要误差源，对双频信号中电离层误差仿真并不是单纯的叠加，需根据实际分析适用于双频仿真器的电离层误差模型。

　　根据前述分析可得，双频 Klobuchar 模型不需要任何电离层的先验数据，而且适合全球电离层误差仿真，其计算简便，满足了仿真信号实时性的要求;但是该模型精度较差，本文对最终补偿的结果进行修正，但是并不是任何位置、任何时间都是 60%的偏差，是一个平均值。因此，这种简单的修正对仿真精度提高不大。而基于 GIM 数据的电离层模型，因利用全球公认的 IGS 所提供的 TEC 数据，其补偿精度高，但计算量较大，因为所有已知的电离层 VTEC 数据必须制作成数据库预先存储在上位机中， 然后根据时间和电离层穿刺点的位置进行搜索计算; 二是该模型难以实现任意时间的仿真， 因为 IGS 所公开的 VTEC 数据是有限的，不能提供未来的数据。双频 GPS 卫星信号仿真器的实际应用中，既要尽可能提高电离层误差仿真的精度，又要实现任意时刻的仿真。因此，当用户所设置的仿真时间区间在上位机所存储的 VTEC 数据时间范围内，则采用基于 GIM 的双频电离层误差模型;否则采用双频 Klobuchar 电离层误差模型。这种融合方案在确保仿真信号实时性要求的基础上，最大限度的提高了仿真信号的逼真度。本文作者创新点：针对双频 GPS 卫星信号仿真器的电离层延时仿真模型进行了讨论，并对模型做出了证明，提出了两种模型融合应用的法。