基于CORS数据的电离层延迟模型研究

发布时间：2017-05-16 11:15

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【摘要】：电离层延迟误差是卫星导航定位的主要误差源之一。自从2000年5月，美国宣布取消SA政策后，电离层延迟被认为是影响GPS定位精度的最大误差源。本文详细介绍了利用GPS建立电离层模型的原理和方法，重点研究了电离层多项式模型，分别利用实测数据，建立单站和多站的小区域电离层延迟多项式模型。本文主要做了下面四方面的研究： （1）在研究高次差法、相位减伪距法、电离层残差法和Melbourne-Wubbena组合法的基础上，提出一种周跳探测与修复的组合方法。针对后处理数据，提出利用电离层残差法和M-W组合法联合探测、整体修复的方法。实验结果表明，本文方法可以修复1周以上的所有周跳，有效剔除了周跳的影响，为计算电离层总电子含量提供“干净”的数据。 （2）详细推导了电离层总电子含量的伪距和载波相位计算公式，重点研究了载波相位平滑伪距的算法。实验表明，不同采样率的实验数据，选择的平滑系数不同。对于1秒采样率的数据，平滑系数可以选择50～100可以达到很好的平滑效果；而对于30秒采样率的数据来说，平滑系数选择10～20可以达到很好的平滑效果。 （3）详细叙述了建立电离层多项式模型的数据准备，包括计算卫星位置、卫星高度角、卫星方位角和穿刺点的位置等。其中，在计算卫星位置的时候，本文考虑到传统的拉格朗日插值算法区间是固定的，在区间两端插值结果精度非常低，故采用区间滑动的思想，利用拉格朗日滑动插值求解所需历元的卫星的坐标。给出了电离层多项式模型的推导公式，利用香港八个CORS站数据构建小区域电离层延迟的单站和多站模型，同时解算模型系数和组合硬件延迟。实验结果表明，随着模型阶数取值的增大，拟合效果越来越好。组合硬件延迟的单站模型解和多站模型解是有差异的，距离模型展开点距离较近的站点，组合硬件延迟相差不大，都在1.0TECU以内，而距离模型展开点较远的站点，组合硬件延迟相差较大，，一般都在3.0TECU以上。 （4）在解算出卫星至接收机的硬件延迟的基础上，利用GPS监测电离层总电子含量的季节性变化和不同纬度的变化。实验结果表明，电离层活动的活跃程度和太阳活动的强烈程度有很大的相关性，不同年的电离层季节性变化趋势是一致的，而且不同纬度，电离层活跃程度不同，纬度越低，电离层活跃程度越高。
【关键词】：总电子含量 电离层延迟模型 电离层监测 季节性变化
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 论文审阅认定书3-4
• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-12
• 图清单12-16
• 表清单16-17
• 1 绪论17-24
• 1.1 研究背景与意义17-18
• 1.2 研究现状18-21
• 1.3 研究内容21-23
• 1.4 技术路线23-24
• 2 GPS 周跳的探测与修复24-37
• 2.1 周跳对定位精度的影响24
• 2.2 GPS 周跳探测和修复算法研究24-36
• 2.3 本章小结36-37
• 3 建立电离层模型的原理和方法37-55
• 3.1 电离层概况37
• 3.2 总电子含量 TEC37-41
• 3.3 影响电离层总电子含量 TEC 的因素41-43
• 3.4 测定总电子含量 TEC 的基本方法43-52
• 3.5 测站天顶方向电子含量 VTEC52-53
• 3.6 卫星和接收机的硬件延迟53-54
• 3.7 本章小结54-55
• 4 利用 CORS 构建区域电离层模型55-76
• 4.1 GPS 广播星历计算卫星位置55-59
• 4.2 GPS 精密坐标计算卫星位置59-63
• 4.3 卫星高度角和方位角的计算63-66
• 4.4 SLM 穿刺点位置的确定66-67
• 4.5 VTEC 多项式模型67-75
• 4.6 本章小结75-76
• 5 电离层监测实例分析76-81
• 5.1 利用 GPS 监测电离层总电子含量的季节性变化76-78
• 5.2 利用 GPS 监测不同纬度的电离层总电子含量的变化78-79
• 5.3 本章小结79-81
• 6 总结与展望81-83
• 6.1 总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-89
• 作者简历89-91
• 学位论文数据集91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高星伟,刘经南,李毓麟;网络RTK的轨道误差分析与消除[J];测绘科学;2005年02期

2 赵礼剑;程新文;陈性义;李英成;孙步阳;吴飞;;单基站GPS差分系统在山区线路测量中的应用探讨[J];测绘科学;2008年S3期

3 余明,郭际明,过静s

本文编号：370691