中国地区地基GNSS电离层预报模型与方法研究

发布时间：2019-11-06 00:58

【摘要】：电离层延迟误差是GNSS定位误差的主要误差源之一。如何消除电离层延迟误差以提高GNSS定位精度和可靠性,已成为重要的研究课题。TEC作为导航定位中表征电离层形态和结构的重要参量,对其变化特性进行研究与预报不仅能为电离层形态学的研究提供重要资料,还对GNSS高精度测量、实时导航定位以及网络RTK等研究具有重要意义。基于此,本文对TEC峰值变化特性、TEC短期预报和电离层延迟模型的改进等内容进行研究,主要内容和结果如下:1.利用IGS中心提供的1999年~2015年电离层GIM数据计算南北半球不同经度圈的峰值不对称指数,分析其与太阳活动情况和地磁活动情况的相关性,并对单日电离层峰值变化情况进行分析。通过分析,得出以下结论:(1)峰值不对称指数具有明显的年周期性和季节周期性;(2)西半球峰值不对称指数与太阳黑子数的相关性大于东半球,但东半球和西半球峰值不对称指数与地磁指数相关性几乎相同;(3)除08:00 LT~10:00LT赤道两侧不存在明显峰值外,剩余时段均有明显的峰值,且通常在12:00 LT~16:00LT取得极大值。2.采用三种常见的时间序列分析法对IGS中心提供的中国地区平静期和活跃期前10天TEC数据预报后5天TEC数据。实验结果表明:(1)总体来说,三种模型在冬季预报效果最佳,其次是春季、夏季,秋季预报效果最差;(2)无论在平静期还是活跃期,在不同格网点、不同季节,加法模型的预报效果最优;(3)不同纬度预报值的均方根误差和相对精度存在比较明显的差异,三种模型预报结果的均方根误差均在22.5°N取得最大值并与该经度圈内TEC具有较强的相关性。3.利用IGS中心提供的2011年中国地区及附近17个IGS站点的观测数据,分别解算各站点的Klobuchar模型和双频修正模型TEC值,采用Holt-Winters指数平滑模型对前6天两种模型差值预报第7天差值,利用预报所得差值建立Klobuchar精化模型。同时考虑到在实际应用中可能会因为某些原因导致观测历元缺失降低历元间的联系,随机剔除前6天多个历元的观测数据后采用三次样条曲线分别对前6天缺少历元的Klobuchar模型进行插值并建立精化模型。最后,将缺失历元后的精化模型与双频观测模型进行对比。实验结果表明:(1)精化模型对电离层的延迟改正效果比基本模型有显著提升,并能较好地反映电离层变化特性,特别是夜间电离层变化特性;(2)精化模型对电离层的改正效果随纬度的增加而提高;(3)当观测数据存在历元缺失现象时,精化模型能达到较好的精化效果,对电离层的改正效果与未出现历元缺失的精化模型的改正效果基本相当。
【图文】：

变化情况图,卫星信号,大气层,变化情况

第 1 章绪论简介是日地空间环境的重要构成部分。距地球表面 60km~100X 射线、γ 射线和高能粒子等的作用下，区域内的中性气生大量的电子和正离子，形成一个电离区域，即电离层[1]al Navigation Satellite System，GNSS）发射的定位信号穿的作用下，传播将路径将发生弯曲并影响定位精度，如图实际路径天顶方向1000 km20200 km

示意图,示意图,时间延迟,总电子含量

图 2.1 TEC 示意图相位测量，其相应的时间延迟为：740.31.3427 10TEC TECtc f f 240.3ionTECf 1575.42MHz代入公式（2.13）和公式（2.14），则有如下结论延迟，有 1 TECu=16.2 cm；（2）对 L1 频率上的时间延迟，m。TEC 的大小会随信号传播路径的方位角和太阳高度角的变化而卫星的信号到达测站的传播路径不同，TEC 值也不同。当太阳达到同一历元的极小值，，即天顶方向上的总电子含量（Vertica
【学位授予单位】：桂林理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P228.4

【参考文献】