动态映射函数的研究及其在对流层延迟改正中的应用

摘要

随着卫星定位技术的不断发展，高精度的数据处理变得至关重要。GPS在大气中传播，受到各种因素的影响，其中最重要的就是对流层延迟。这项延迟严重限制了GPS卫星定位的精度。通过研究电波折射误差改正的原理，了解GPS卫星信号在对流层中的传播过程和各项误差产生的原因及改正方法。同时，通过射线描迹法的研究，可以求出较高精度的对流层延迟量。但是在应用中，射线描迹法解算复杂，实时性差，没有被广泛使用。求解对流层延迟中，如果把每一颗卫星的斜路径延迟当做一个待估参数，则观测方程将会增加一个未知数从而无法对方程进行解算。在实际的GPS数据的计算过程中，我们把每个测站的天顶方向延迟作为待估参数进行解算，然后通过映射函数将其投影到斜路径上面。因此，映射函数对求解斜路径延迟的有着至关重要的影响。
　　本文通过对对流层映射函数的研究，分析不同映射函数的精度;对比传统的经验映射函数，讨论了现在正在着力发展的动态映射函数的精度，以及映射函数的时间分辨率。
　　本文主要的研究内容有：
　　1.介绍电波在中性大气中的传播规律，详细介绍了电波折射误差改正的理论方法，并通过实验说明误差改正和各大气参数之间的关系。
　　2.介绍了GPS对流层延迟的理论方法，重点对映射函数进行研究。介绍了经验映射函数中的CFA2.2函数，IMF函数、CHAO函数、NMF函数模型和动态映射函数VMF1函数、GMF等函数模型。利用ECMWF提供的格网数据，对目前常用的三种映射函数精度和时间分辨率进行了分析和对比。
　　3.利用中国地区的IGS站提供的数据，分别用上述的NMF函数，VMF1函数和GMF函数进行对流层数据处理，对解算的基线的重复率进行比较，得出一些有用的结论。
　　4.分析NMF函数、VMF1函数和GMF函数在处理对流层延迟的过程中，当IGS站的纬度发生改变时测站的高程改正的变化，以及高度角发生改变时高程改正所发生的变化。通过相关的数据处理，讨论动态映射函数在高分辨率的同时是否满足精度要求。

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目录

第1章 绪论

1 .1 研究的背景与意义

1 .2 国内外研究的进展概述

1 .3 本文研究的目的与主要内容

第2章 大气基本理论及其对电波延迟改正的影响

2 .1大气的分层和结构

2 .2大气参数

2 .3对流层电波折射误差改正

2. 4电波误差改正的分析

2 .5 本章小结

第3章 映射函数的研究

3 .1经典映射函数

3 .2 连分式映射函数模型

3 .3动态映射函数模型

3 .4 常用函数模型的比较

3 .5 本章小结

第4章 动态映射函数在对流层延迟改正中的应用

4.1 GPS数据处理软件的介绍

4 .2数据质量的验证依据

4 .3数据处理结果的分析

4 .4 不同映射函数模型估算的对流层延迟误差比较

4 .5本章小结

第5章 结论与展望

5 .1结论

5 .2展望

参考文献

附录 三种映射函数模型的程序源代码

个人简介、攻读硕士期间发表的学术论文及参加的科研项目

致谢