基于地基GPS的电离层延迟改正模型建立及精度估计

发布时间：2017-05-29 05:02

  本文关键词：基于地基GPS的电离层延迟改正模型建立及精度估计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电离层作为近地空间环境的重要组成部分,与现代无线电系统和卫星导航系统密不可分。电离层延迟是全球卫星系统导航、定位、授时的主要误差源,其对电磁波传播的影响以及利用GNSS信号研究电离层特性、监测电离层变化成为人们关注的热点。本文利用IGS提供的GPS观测数据研究全球电离层TEC日常变化规律,通过编写一套软件,实现了基于GPS数据建立全球电离层延迟模型。软件解算结果与CODE发布的结果进行对比,模型精度与CODE基本一致。本文主要研究内容为：1、论文简要介绍了电离层基础知识和研究现状,对目前常见的电离层延迟模型进行了系统的研究,分析了部分模型的实现方法和优缺点。2、阐述了利用GPS研究电离层的基础理论和方法,主要包括研究GPS相关原理,电离层延迟的参数化和数学模拟方法,并对硬件延迟偏差(DCB)进行了深入的研究分析。3、利用IGS全球观测台站提供的GPS双频观测数据,建立基于球谐函数全球电离层延迟改正模型。模型解算结果与CODE全球电离层产品进行对比分析,结果显示基本吻合。全球TEC分布图与CODE残差基本在-5TECU～5TECU之间,精度小于2TECU。所有卫星DCB估计值均方差为0.07ns,接收机DCB残差基本都在2ns以内。4、采用法方程叠加算法,只有非零元素参与法方程计算,解决了大型矩阵存储困难和计算效率低的问题。5、着重研究了由于全球IGS观测台站的不均匀分布,导致模型解算出现负值VTEC的现象,本文研究利用附加不等式约束条件的最小二乘原理算法消除这一不合理现象。
【关键词】：GPS TEC 电离层延迟改正模型 球谐函数 不等式约束最小二乘
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 本文的研究背景及意义14-15
• 1.2 全球定位系统与电离层简介15-18
• 1.2.1 全球导航定位系统简介15
• 1.2.2 电离层概况15-17
• 1.2.3 GPS与电离层17-18
• 1.3 电离层研究现状18-19
• 1.4 本文研究内容19-20
• 第2章 电离层延迟模型理论基础分析20-30
• 2.1 经验模型20-23
• 2.1.1 经典电离层模型20-21
• 2.1.2 NeQuick模型21
• 2.1.3 Klobuchar模型21-23
• 2.2 理论模型23-30
• 2.2.1 多项式模型23-24
• 2.2.2 广义三角级数模型24-25
• 2.2.3 球谐函数模型25-26
• 2.2.4 格网电离层模型26-30
• 第3章 利用GPS研究电离层延迟的原理与方法30-44
• 3.1 电离层延迟参数化30-33
• 3.2 GPS原理及获取电离层延迟的方法33-36
• 3.2.1 GPS基本观测方程33-34
• 3.2.2 非差组合观测值34-36
• 3.3 电离层延迟的数学模拟36-39
• 3.3.1 电离层单层模型假设36-37
• 3.3.2 投影函数37-39
• 3.3.3 电离层模型坐标系统39
• 3.4 硬件延迟偏差影响分析39-42
• 3.5 IGS全球电离层研究42-44
• 第4章 全球二维电离层延迟模型的建立方法44-60
• 4.1 构建GIM模型流程图44-45
• 4.2 观测数据的处理45-52
• 4.2.1 输入数据介绍45-46
• 4.2.2 穿刺点位置解算46-49
• 4.2.3 电离层模型观测值的构造49-52
• 4.3 球谐系数估计策略52-53
• 4.4 利用不等式约束最小二乘估算TEC和DCB53-60
• 4.4.1 不平等约束最小二乘原理55-56
• 4.4.2 求解线性互补问题(LCP)56-58
• 4.4.3 应用ICLS求解全球电离层模型参数58-60
• 第5章 模型解算结果与精度评定60-69
• 5.1 全球电离层延迟改正模型程序简介60-61
• 5.2 模型解算的VTEC结果与CODE结果的比较61-65
• 5.3 模型精度评定65-67
• 5.4 硬件延迟偏差解算结果分析67-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 论文总结69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况75

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本文编号：404159