基于地基GPS的区域电离层TEC球冠谐分析

摘要

电离层作为连接近地空间和外层大气的纽带，对无线电通信导航和人类的空间活动产生重要影响，因此电离层的研究具有重要的应用价值和科学意义。随着无线电科学的迅猛发展，GPS逐渐成为研究电离层的重要手段，为电离层TEC的研究提供了大量的数据。由于导航定位精度的不断提高，利用GPS研究电离层尤其是TEC的变化逐渐成为目前的研究热点。基于地基GPS的电离层研究提供了电离层的延迟改正模型，有利于提高GPS定位精度。反过来利用GPS提供的大量观测资料也有利于研究电离层TEC的时空分布和变化规律，促进电离层模型的改进。本文在中国区域的地基GPS基础上对区域电离层TEC进行参数化并对其研究，主要内容有：
　　1.首先介绍了电离层的研究概况及进展，对电离层的基本知识和GPS在现代电离层研究中的应用进行了总结论述。探讨了目前电离层常用的几种延迟改正模型。
　　2.利用中国区域GPS跟踪网的数据对区域电离层进行建模。比较了在整个中国区域内两种电离层TEC模型的拟合精度和空间适用性，并探讨了其产生原因。从研究得出：不同地区的电离层TEC模型参数设置不同，其精度也不同。
　　3.将球冠谐分析的理论引入到区域电离层 TEC的参数化，并对球冠谐函数进行了求解，建立区域电离层的球冠谐模型。与多项式模型的拟合结果进行了比较，结果表明在中国区域内的球冠谐模型拟合精度较高。
　　4.通过分析两种模型与实测值的区域拟合和一天内VTEC的周日变化。证实了太阳周日视运动及地球自转与电离层TEC的周期性特征有着密切的关系。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 电离层研究及其进展

1.3 电离层的研究内容

1.4 电离层的研究手段和方法

1.5 本文研究内容

2 利用 GPS监测电离层的原理与方法

2.1 电离层概述

2.2 GPS信号的电离层延迟

2.3 利用GPS研究电离层TEC的原理与方法

2.4 电离层的经验模型

3 地基 GPS电离层 TEC参数化

3.1 地基 GPS电离层 TEC参数化

3.2 IGS全球电离层 TEC模型

3.3 几种区域电离层 TEC模型

3.4 IONEX文件示例

3.5 程序的处理流程

4 区域电离层TEC的球冠谐分析

4.1 引言

4.2 球冠谐分析的基本理论

4.3 TEC球冠谐模型的实现

5 基于地基GPS的中国区域电离层TEC球冠谐分析

5.1 基于地基GPS的中国区域电离层TEC球冠谐分析

5.2 GPS观测方程及其线性组合

5.3 球冠谐模型实例分析

6 总结与展望

致谢

攻读学位期间发表论文

参考文献