基于GPS观测值构建区域电离层延迟模型的研究

摘要

电离层延迟是导航卫星系统导航、定位、授时中的主要误差源，电离层折射延迟对电磁波信号的影响越来越成为人们关注的热点，而且利用卫星信号来探索电离层物理机制和监测电离层扰动现象也成为人们研究的重点。GPS信号从发射，穿越地球大气层，到达接收机，人们通过测量信号的变化就可以得到地球电离层的信息，因此，本文主要的内容如下： 1.论文简要介绍了利用GPS研究电离层的基础知识：地球电离层的基础知识和研究历史及现状。并介绍了利用GPS双频观测资料(载波相位观测和伪距观测)获取电离层延迟的数据处理方法，详细的叙述硬件延迟的扣除方法，单层电离层模型，Klobuchar模型，多项式模型，格网模型，三角级数模型，球谐函数模型等模型原理及其算法。重点介绍了利用实测双频资料构建区域性电离层延迟模型的原理和方法。 2.采用2007年11月5日合肥市卫星定位综合服务系统朱巷镇的数据，构建小区域的VTEC多项式电离层延迟模型，并对该模型的系数对精度的影响进行了分析。最后总结论文，并提出若干后续研究的建议。

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致谢

第一章 导 论

1.1引言

1.2电离层及GNSS连续运行参考站(Continuous Operational Reference System，CORS)网系统

1.2.1电离层

1.2.2 GNSS网系统

1.2.3合肥市卫星定位综合服务系统

1.3国内外电离层GPS研究及现状

1.4本文研究的主要内容、目标和意义

1.5本章小结

第二章利用GPS数据建立区域电离层模型的原理和方法

2.1电离层总电子含量及影响其因素

2.1.1总电子含量TEC(Total Electron Content)

2.1.2影响电离层电子总含量TEC的因素

2.2利用GPS数据建立电离层模型的原理

2.2.1电离层延迟

2.2.2 GPS数据计算TEC的方法

2.2.3电离层单层模型SLM(Single Layer Model)

2.2.4 SLM穿刺点位置的确定

2.3卫星和接收机的硬件延迟

2.4 GPS观测数据误差

2.5本章小结

第三章不同电离层延迟模型的原理及其算法

3.1本特(Bent)模型和国际参考电离层(IRI)模型

3.2 Klobuchar模型

3.3 VTEC多项式模型

3.4格网电离层模型

3.4.1格网点处VTEC的计算

3.4.2用户电离层延迟改正算法

3.5其他电离层延迟方法与模型

3.5.1双频多普勒效应法

3.5.2 广义三角级数电离层模型GTSF(generalized trigonometric series function)

3.5.3球谐函数模型

3.5.4 NeQuick电离层模型

3.6分析与小结

第四章利用GNSS数据构建小区域电离层延迟模型

4.1 GPS精密坐标的拟合——切比雪夫多项式

4.1.1拟合原理

4.1.2坐标拟合及其精度分析

4.2卫星高度角和方位角的计算

4.3构建电离层延迟模型的观测值

4.3.1利用L4组合观测值平滑△P2P1

4.3.2卡尔曼滤波改善△P2P1

4.3.3L4替代△P2P1

4.3.4数据处理及分析

4.4小区域电离层延迟模型的建立与分析

4.5利用GPS监测电离层其他现象的研究

4.6本章小结

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文