区域电离层延迟误差改正方法研究

发布时间：2017-04-21 12:19

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【摘要】：在全球导航定位技术迅速发展的浪潮推动下，我国自主的卫星导航系统正在如火如荼的建设中。为提高导航定位精度，需要减少或消除导航定位过程中的各类误差。导航信号传播路径中的电离层延迟是其中一项主要的误差来源，对其修正的好坏对导航定位精度具有重要的影响。本论文主要研究在中国区域内稀疏布站的条件下，实现一种有较高修正精度的电离层延迟误差改正方法。 本论文首先介绍了电离层的研究背景、现状和意义，阐述了电离层研究的必要性，然后对电离层延迟原理进行讨论，并研究了目前主要的电离层延迟改正方法，，对经典电离层延迟改正方法在中国区域稀疏布站条件下的改正效果进行研究比较，分析了中国区域内电离层变化特点。 本论文采用来源于IGS公布的电离层数据。针对中国区域的电离层延迟分别利用Klobuchar模型和格网电离层模型进行Matlab仿真计算，然后将结果与IGS事后精密产品进行比较，可明显看出这两种模型不适合中国区域电离层延迟的改正，其中Klobuchar模型对电离层延迟改正精度达不到要求，格网电离层模型在稀疏布站的条件下，对电离层延迟的改正效果也不理想。因此提出了利用距离内插法对中国区域的电离层延迟进行改正，并进行了大量的仿真计算。 通过对以上涉及到的电离层延迟改正方法的研究，表明了在中国区域内采用距离内插法具有一定的优越性。与Klobuchar模型相比，该方法能够更好的改正电离层延迟，与格网电离层模型相比，该方法无须把电离层参考面划分成大量的网格单元，降低了计算复杂度和基准站的建设成本，仅利用中国区域内八个基准站天顶方向电离层延迟数据进行加权计算，降低了导航电文的负荷。利用本方法对电离层延迟误差修正的结果表明，对于我国相对高纬度的北方区域，该方法修正精度可以达到90%左右，对于我国相对低纬度的南方区域，该方法也能达到较高的修正精度，达到85%以上，该研究对广域电离层延迟误差的修正具有重要的参考价值。
【关键词】：卫星导航 总电子含量 Klobuchar模型 格网电离层模型 距离内插法
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（国家授时中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228;TN96.1
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 图表目录9-11
• 1. 绪论11-15
• 1.1 背景及意义11-12
• 1.2 电离层研究现状12-13
• 1.2.1 电离层探测技术发展状况12-13
• 1.2.2 电离层模型理论研究状况13
• 1.3 论文结构与安排13-15
• 2. 电离层延迟改正原理与方法研究15-29
• 2.1 卫星导航定位原理15-18
• 2.1.1 伪距测量原理16-17
• 2.1.2 载波相位测量原理17-18
• 2.2 导航定位误差源及处理方法18-22
• 2.2.1 与卫星有关的误差18-19
• 2.2.2 信号传播中的误差19-21
• 2.2.3 观测误差和接收机误差21-22
• 2.3 电离层特性分析22-26
• 2.3.1 电离层模型参考系22-23
• 2.3.2 总电子含量 TEC23
• 2.3.3 电离层变化特性23-26
• 2.4 电离层对卫星导航测量值的影响分析26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 3. 经典电离层延迟改正方法研究29-43
• 3.1 IGS 组织简介及其数据产品29-31
• 3.2 Klobuchar 模型31-34
• 3.2.1 Klobuchar 模型原理31-32
• 3.2.2 Klobuchar 模型仿真结果32-34
• 3.3 格网电离层模型34-39
• 3.3.1 格网电离层模型原理34-35
• 3.3.2 格网电离层模型仿真结果35-39
• 3.4 中国区域电离层延迟特点分析39-40
• 3.5 GEO 卫星信号传播中电离层延迟特点分析40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 4. 中国区域稀疏布站条件下电离层延迟改正方法的研究43-59
• 4.1 距离内插法原理43-44
• 4.2 中国区域基准站选取44-45
• 4.3 三基准站仿真分析45-51
• 4.3.1 不同季节情况下的影响45-47
• 4.3.2 不同地理纬度情况下的影响47-51
• 4.4 四基准站仿真分析51-56
• 4.4.1 不同季节情况下的影响51-53
• 4.4.2 不同地理纬度情况下的影响53-56
• 4.5 结果分析及结论56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5. 总结与展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果65

【参考文献】

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本文编号：320356