GPS电离层模型及其影响因素研究

发布时间：2017-09-10 20:23

  本文关键词：GPS电离层模型及其影响因素研究

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【摘要】：在美国政府宣布取消SA政策之后，电离层延迟被认为是影响GPS定位精度的关键因素。本文以IGS发布的观测数据为基础，研究了计算电离层穿刺点电子含量的原理与方法，分析了几种模型计算仪器偏差（DCB）的精度，并在此基础上，分析比较了利用距离反比加权法与球谐函数所计算格网点电子含量的差别。另外，本文重点研究了电离层电子含量与太阳XUV辐射之间的关系，得出了一些有益的结论。主要研究内容包括以下几个方面： （1）详细介绍了电离层的结构特点，分析了电离层对测距码和载波相位的影响；推导了利用GPS观测方程计算VTEC的原理；对穿刺点经纬度的计算也进行了详细的推导。 （2）研究了利用GPS观测数据进行定位的方法，并对影响定位的因素进行了分析。 （3）利用分布在中国区域的8个IGS站的观测数据，分别使用多项式函数模型、三角级数函数模型和球谐函数模型计算DCB，并分析了各种模型计算结果的精度。 （4）研究了利用距离反比加权法计算格网点电子含量的方法，并将计算结果与利用球谐函数计算的结果比较，，可以发现无论是从电子含量的分布图形还是电子含量的残差来看，距离反比加权法均有较高的精度，能满足一般精度需要。 （5）重点研究了电子含量与太阳XUV辐射之间的关系。通过对太阳XUV辐射计算公式的推导，编写了计算任意时刻大气上界太阳XUV辐射强度的程序，将计算出的电子含量与此理论太阳辐射数据比较分析，得到了一些结论。
【关键词】：电离层 总电子含量 距离反比加权 太阳XUV辐射 格网内插模型
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 引言11-12
• 1.2 电离层研究进展12-15
• 1.2.1 电离层的探测技术12-14
• 1.2.2 电离层的研究现状14-15
• 1.3 本文研究目的及内容15-16
• 第2章 电离层特性及对电磁波传播的影响16-26
• 2.1 电离层的形成与结构16-17
• 2.2 电离层的影响因素17-19
• 2.2.1 太阳活动对电离层的影响17-18
• 2.2.2 地球磁场对电离层的影响18
• 2.2.3 电离层异常18-19
• 2.3 电离层单层19-22
• 2.3.1 电离层参考系19-21
• 2.3.2 电离层投影函数21-22
• 2.4 电离层对电磁波传播的影响22-25
• 2.4.1 电离层折射指数22-24
• 2.4.2 GPS 测量的电离层延迟误差24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 GPS 定位的基本原理和误差处理26-34
• 3.1 GPS 简介26
• 3.2 GPS 观测方程26-27
• 3.3 观测方程的线性组合27-30
• 3.3.1 无电离层组合27-28
• 3.3.2 宽带线性组合28
• 3.3.3 窄带组合28-29
• 3.3.4 无几何组合29
• 3.3.5 M-W 线性组合观测29-30
• 3.4 误差处理30-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 利用 GPS 监测数据解算电离层 TEC 的原理与方法34-54
• 4.1 电离层穿刺点经纬度的计算34-35
• 4.2 利用观测数据测定 VTEC35-37
• 4.2.1 利用双频伪距计算35-36
• 4.2.2 利用双频载波相位计算36-37
• 4.3 经典电离层延迟模型37-38
• 4.4 电离层区域性延迟模型38-42
• 4.4.1 多项式模型38-39
• 4.4.2 广义三角级数模型39-40
• 4.4.3 球谐函数模型40-41
• 4.4.4 曲面模型41-42
• 4.5 仪器偏差在计算 VTEC 中的作用42-47
• 4.5.1 仪器偏差的计算原理42-43
• 4.5.2 几种模型计算 DCB 精度分析43-47
• 4.6 电离层的格网算法47-53
• 4.6.1 克里金插值法48-50
• 4.6.2 距离反比加权50
• 4.6.3 插值结果对比分析50-53
• 4.7 本章小结53-54
• 第5章 电离层电子含量与太阳辐射关系研究54-70
• 5.1 太阳辐射的计算54-61
• 5.1.1 太阳位置的确定54-57
• 5.1.2 辐射值的确定57-61
• 5.2 太阳 XUV 辐射与电离层电子含量时空关系61-65
• 5.2.1 XUV 辐射与电子含量空间分布关系分析61-63
• 5.2.2 XUV 辐射与电子含量的时序关系分析63-65
• 5.3 太阳 XUV 辐射与电离层电子含量关系定量分析65-68
• 5.4 本章小结68-70
• 第6章 总结与展望70-73
• 6.1 本文的工作总结70-71
• 6.2 不足与展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78

【参考文献】

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本文编号：826449