基于多星座GNSS数据的电离层层析技术研究

发布时间：2017-09-08 19:33

  本文关键词：基于多星座GNSS数据的电离层层析技术研究

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【摘要】：随着全球定位系统(GPS)的出现和发展,使得卫星与计算机层析(CT)技术结合的电离层层析技术成为电离层的主要探测手段。电离层层析技术不仅有效弥补了传统电离层探测方法的不足,还为确定电离层的精细结构提供了一种新的理论与技术。GPS地面观测站点不足,观测视角有限等原因,使得层析结果仍不是很理想。随着科技的进步,全球卫星导航系统(GNSS)也从单一化变得多元化起来,出现了GPS、GALILEO、GLONASS、BDS等多个导航系统。多星座导航系统可见星数目增多,使更多的卫星信号穿过电离层,进而可以获得更多的电离层总电子含量(TEC)的真实值,从而借助层析技术获得更精确的电离层电子密度。本文利用多星座GNSS数据作为数据源,借助MIDAS层析方法反演出了欧洲地区电离层电子密度。首先,通过对欧洲地区多星座GPS、GLONASS、GALILEO、BDS数据进行预处理,结合双频载波相位观测方程求出反演的输入TEC。其次,通过对MIDAS方法的改进反演重构了2013年3月电离层电子密度,并对其进行了精度分析和验证。同时,利用基于多星座GNSS数据的电离层层析技术探测了2013年3月17日和2015年3月17两次磁暴电子密度的特点,分析了磁暴影响下电离层的异常变化。本文验证了基于多星座GNSS数据的层析技术反演结果的正确性,证明了基于多星座GNSS数据的层析技术与仅基于GPS数据的层析技术相比,反演的电子密度更能反映电离层的真实结构,同时说明了基于多星座GNSS数据的电离层层析技术在探测不同磁暴下电离层的异常结构中发挥了重要作用。
【关键词】：多星座 GNSS MIDAS 层析反演 电子密度
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 电离层概述9-10
• 1.2 电离层探测手段及发展现状10-11
• 1.3 研究意义11-12
• 1.4 本文研究思路12-14
• 第二章 多星座GNSS数据及电离层层析原理14-26
• 2.1 多星座GNSS数据14-18
• 2.1.1 RINEX数据格式14-17
• 2.1.2 SP3数据格式17-18
• 2.2 电离层层析原理18-19
• 2.3 双频信号获取电离层的TEC19-22
• 2.3.1 伪距观测法21
• 2.3.2 载波相位观测法21-22
• 2.4 MIDAS层析算法22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 多星座GNSS电离层层析算法26-43
• 3.1 构建多星座观测站点全球分布图确定反演区域26-27
• 3.2 选择合适的观测参数处理多星座GNSS数据27-30
• 3.3 利用多星座GNSS数据求反演区域TEC30-37
• 3.3.1 利用多星座GNSS数据求单个站点TEC30-31
• 3.3.2 目标区域电离层的穿刺点分布31-33
• 3.3.3 GPS和GNSS电离层TEC数值比较33-37
• 3.4 反演区域电离层的电子密度37-40
• 3.5 层析结果的平均偏差40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 利用多星座GNSS数据层析技术检测磁暴43-53
• 4.1 地磁指数43-45
• 4.2 两次磁暴时刻电离层的TEC45-46
• 4.3 两次磁暴前后电子密度分布分析46-50
• 4.4 两次磁暴前后层析电子密度精度分析50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 结论53-55
• 5.1 总结与结论53-54
• 5.2 下一步的工作展望54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 硕士期间发表的论文59

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本文编号：815944