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利用GPS双频观测值研究电离层

徐伟超  
【摘要】:电离层不仅是GPS定位中的重要误差来源,而且是空间大气成分的重要研究部分,所以对电离层的研究是现在科研的一个非常重要的领域。电磁波信号在电离层中受到的折射影响也成为很多科研工作者重要的研究课题。本篇论文重点研究了电离层的计算原理,计算方法以及不同计算模型的比较分析并探究了为了使穿刺点能够覆盖全球增加穿刺点的方法研究,本论文主要的研究内容如下: 1.介绍了GPS的坐标系统;以及电离层计算用到的时间转换关系;GPS伪距观测值的平滑处理方法;GPS卫星高度角;方位角的计算以及通过广播星历和精密星历来卫星坐标的计算方法。 2.分析了电离层的结构;以及由GPS卫星观测值计算电离层VTEC值的原理;电离层计算过程中的不同的坐标系统;不同的投影函数模型;地心角,穿刺点经纬度的计算以及地理经纬度和地心经纬度的换算。 3.论述了电离层VTEC值的计算模型:多项式函数模型;三角级数函数模型;球谐函数模型以及三种模型计算的卫星硬件延迟比较。卫星和接收机的联合硬件偏差比较,采用单站计算和采用多站计算的精度比较。 4.对格网内插模型内插出来的VTEC值和由GPS观测值计算的VTEC值在天空正常情况下和异常情况下精度的比较,探究格网模型的适用性。 5.由于IGS跟踪站在北半球分布比南半球分布多,赤道地区和高纬度地区测站少,这就导致了穿刺点的分布状况北半球密,赤道和高纬度地区少。大片海洋上空没有穿刺点严重影响了拟合的精度,论文讨论了增加穿刺点的方法以及用该方法计算的VTEC值的精度分析。


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