广播电离层模型性能评估及影响因素分析

发布时间：2020-07-02 08:05

【摘要】：对于单频用户而言,电离层模型是削弱电离层延迟的主要方法。目前,各导航系统采用的电离层改正模型和播发参数各异,在同一基准下评估模型的改正效果十分必要。为了及时、准确的评估模型的改正效果需要选取精度较高的参考基准。相关文献指出采用CODE的格网产品作为基准会在部分区域存在一定的系统偏差。基于此,为了保证评估的可靠性,本文选用统一高精度的参考值作为基准,即采用测站的实测数据精确提取得到的测站穿刺点处的VTEC信息作为参考基准,进行了GNSS广播电离层模型精度的评估。针对模型的改正效果受数据质量异常、电离层磁暴等因素而出现异常的情况。本文展开了观测数据异常、电离层磁暴对模型精度影响大小的工作。本文的主要内容概括如下:1.本文首先介绍了电离层中常用的几种投影函数,基准VTEC信息的提取方法,并详细阐述了GPSK8、BDSK8、BDSK14、BDSSH、NeQuick2五种广播电离层模型的用户算法。2.针对URUM测站2017年11月接收机端DCB信息出现跳变的情况,本文分析了DCB信息突变对参考基准的影响。其结果表明,在DCB突变期间,由天DCB信息提取的参考信息和月均值提取的参考信息差异在10个TECU以上。为了获取更为精确的参考基准,在卫星端和接收机端DCB信息的处理上采用天值信息替代月均值信息。3.以天值信息获取的穿刺点处的VTEC信息作为参考,评估了五种广播电离层模型在2017年的修正效果。其结果显示:在区域模型的比较中,BDSK14模型的改正效果要好于BDSK8模型;在全球模型的比对中,在大多数区域内,BDSSH模型要优于GPSK8模型和NeQuick2模型。4.针对MTKA测站在2017年139-141天出现数据质量异常的情况,本文展开了数据质量异常对模型评估结果影响的工作,其结果表明:数据质量异常对模型改正率的影响超过20%,对均方根误差RMS的影响在10-20TECU,对定位精度的影响在5m以上。5.本文以2017年4月4日的小磁暴和9月8日的大磁暴为例,分析了磁暴期间电离层TEC扰动量的变化以及磁暴对模型改正效果的影响,为指导实际应用中电离层模型可用性的评估提供了有力保障。其结果表明,在TEC扰动量上,小磁暴对电离层TEC的扰动幅度在2-18个TECU;大磁暴对电离层TEC的扰动幅度在10-40TECU。对模型改正效果的影响上,小磁暴对GPSK8模型的影响最大,NeQuick2次之,BDSSH模型的影响最小。大磁暴对模型的影响程度由低到高依次为BDSSH、NeQuick2、BDSK14、BDSK8、GPSK8。说明在磁暴的适应性上,BDSSH模型要略好于其它模型。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P228.4
【图文】：

电离层,电磁波

图 2.1 电离层对电磁波信号的影响电磁波在电离层中的传播相速度0V 与电离层的相折射率0n 的关系如下式所示，00=cVn2 3 3 40 1 2 0 3n 1 k Nf k N ( H cos )f k N f 21203023 20434 3 20816128ekmekmekm 式中，c 为真空中的光速；N 为电子密度，常用单位为电子数/3m ； m 为电子319.1096 10 kg ；e 为电子所带电荷值，值为191.6021 10 C ；0 为真空介电128.8542 10 F /m ；0 为真空的磁导率，值为712.57 10 H /m ；为地磁场磁波信号传播方向间的夹角； f 为电磁波信号的频率。

信息,接收机,信息统计,位置信息

URUM，USUD，VILL，YAKT，YELL，ZECK。所选测站的位置信息和穿刺点信息如图 3.1所示：图3.1 所选测站的位置信息和穿刺点的信息对所选测站 2017 年接收机端 DCB 信息统计分析时，发现 URUM 测站接收机端DCB 信息在 11 月份的信息发生了较大变化。2017 年 URUM 测站接收端 DCB 的月均值信息如图 3.2所示：

【参考文献】