收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究

袁运斌  
【摘要】: 根据当前大地测量、地球物理、空间物理和导航等领域的科学研究和工程应用中的若干重要GPS科研项目的需要,近年来,我们系统研究了电离层延迟的高精度模拟和改正方法。本文报告的内容,是我们研究工作的部分贡献,主要涉及基于GPS的电离层监测及延迟的高精度改正的理论与方法的研究:如何通过修正静、动态单、双频用户的电离层延迟影响,进一步改善GPS测量的精度和可靠性;增强型GPS广域差分系统的电离层模拟及利用GPS监测电离层的理论和方法等方面。 本文主要包括两方面的内容: 一、研究背景的一般性描述及相关基础研究的系统总结和介绍,主要涉及:地球电离层研究意义,地球电离层探测技术与相关理论研究的内容,现代大地测量中电离层问题的由来、严重性与新课题,地球电离层的基本特性及其对电波传播的影响,GPS定位的基本理论与方法,电离层延迟对GPS测量的影响,GPS的电离层延迟改正的基本方法,基于GPS的电离层研究的基本原理与方法等。进而论述了解决GPS的电离层延迟影响的重要性和切入点。 二、具体研究工作的系统报告,主要集中在以下几方面: ①研究如何利用单台双频GPS接收机的观测信息确定电离层延迟改正模型,为小范围的单频用户服务; ②研究如何实时分离GPS观测中的仪器偏差与电离层延迟; ③研究如何建立较大区域的电离层格网模型,进而初步设想利用中国地壳运动观测网络深入研究我国领域的电离层的电子浓度变化规律; ④研究单频用户在不利条件下,如何更好地利用电离层延迟改正信息; ⑤研究利用GPS监测随机电离层扰动的基本理论和框架方案; ⑥研究如何综合顾及电离层的周日、季节和年变化,进一步提高利用GPS模拟电离层延迟的能力; ⑦研究如何实现星载单频GPS低轨卫星的精密测轨中的电离层延迟改正要求。 1.(局部)电离层延迟的高精度提取 系统论述和分析了影响利用GPS观测精确提取电离层延迟信息的各类因素。通过对有关模型和方法问题的深入研究,进一步提高了利用GPS提取电离层延迟信息的精度。主要包括: (1)将参数固定的三角级数函数电离层模型,扩展为更适用于理论研究和实际应用的参数可调型广义形式,实现了根据电离层延迟时空变化特征,选择不同的特征参数模拟电离层延迟的影响。试算结果表明,它能较好地反映电离层活动特性,提高了局部电离层延迟模拟能力,适用于DGPS系统修正其服务区域内的单频GPS用户的电离层延迟。 (2)设计了几种不同的计算方案,用于分析仪器偏差对确定电离层延迟的影响的特点。研究表明,仪器偏差对求解电离层延迟的影响远大于观测噪声的影响,给电离层延迟观测值带来高达数米的系统误差。利用GPS观测数据求解电离层模型或直接计算斜距电离层延迟时,都须慎重处理仪器偏差,不应简单把其作为噪声处理; (3)利用相位平滑测码数据进一步精化了仪器偏差分离方法,探讨了仪器偏差的稳定性。研究发现,新方法可有效克服噪声对分离仪器偏差的影响,而且仪器偏差相对稳定并可有效进行测段间及数日间预报。 (4)基于实时平均去噪和码、相位观测数据的加权联合处理的思想,提出了一种实时分离仪器偏差和求解电离层延迟量的新方案。算例表明,新方法通过采用平均去噪分离方法后处理相位 丞于G陀的电官唇监剥及延迟改正工论与方法的研究 平滑测码数据,求出仪器偏差并对需要实时处理仪器偏差的观测数据进行预报改止,直接利用观 测值确定电离层延迟量,待估参数少、能消除仪器偏差的大部分影响,具有较好的精度,可作为 WAAS及其他GPS网络系统确定电离层延迟的可行的参考方案。 2.一种构建大规模沤域性和全球性)高精度格网电离层模型的新方法 — —站际分区法及其在中国的初步实现 在系统深入研究了格网电离层模型建立原理与方掐的基础上,为避免基准站网的儿伺结构对 模刑精度估计的影响,充分顾及电离层延迟影响的局部特性,进一步提高格网山离层模4IJ的构建 回 精度,提出了一种新的格网电离层模型构建方法——站际分厂格网法。在以上研究的的基础上,一 估计了利川地壳过动观测网络的基准网建立格网山离层模刑的精度,初步探讨中国域内拟建立的 )”域斧分GPS增强系统,采用格网电离层模刑提供屯离层改止信息的可行性及有待进一步研究的 间题。 3.不利条件下为WAAS的单频GPS用户提供电离层延迟改正 的新方法一一APRI方案 在止常条件羽!平静电离层区域,WAAS能够满足单频用户的电离层延迟改上要求,们当川户 无法止常获取电离层延迟改上信息时,如在差分系统夹然中断信息发迭或用户步入无法止常接收 X分改止信息的位置等不利条件下,单频GPS接收机不能有效进行实时电离层延迟改止,尤其在 屯离层活动异常区域如电离层扰动条件下,实时差分改正效果将受到严重影响。这些问题在WAAS 的实际运行中是难以避免和必须解决的。而以往的研究结果,均为后处理方法,不能满足(准)实时 处理电离层扰动的要求。 计村这种状况,我们通过设计能有效结合电离


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 乐子华,叶嘉骏,乐琰,王春玲;严重的电离层暴对短波遥测系统的影响分析[J];水利水文自动化;2001年04期
2 孙树计;陈春;奚迪龙;;中国西部及周边区域电离层暴的统计特性[J];装备环境工程;2008年01期
3 刘钝;冯健;邓忠新;余侯方;;中国区域电离层相关结构对卫星增强系统的影响[J];全球定位系统;2009年04期
4 王勇;林兆祥;余涛;;厦门电离层垂测仪电子浓度剖面最优插值同化的初步建立[J];空间科学学报;2011年06期
5 黄勇;时家明;袁忠才;;释放化学物质耗空电离层电子密度的研究[J];地球物理学报;2011年01期
6 肖赛冠;肖佐;史建魁;张东和;郝永强;黄为权;;电离层高频多普勒记录在扩展-F研究中的应用[J];地球物理学报;2012年07期
7 涂传诒,贾志华;中纬负相电离层暴计算模式[J];北京大学学报(自然科学版);1977年02期
8 索玉成,刘培静,史彩芝,宋笑亭;海南地区电离层骚扰的某些特征[J];地球物理学报;1981年01期
9 陈培仁,蒋和荣,徐楚孚;利用同步卫星信标研究电离层的初步结果[J];地球物理学报;1981年04期
10 张树礼,邹积清,肖佐;一种短波段电离层突然骚扰的连续监测设备[J];北京大学学报(自然科学版);1983年04期
11 苏元智,黄信榆;1986年2月特大电离层暴的动力学表现[J];地球物理学报;1989年05期
12 张顺荣,陈敬梧;太阳峰年联合观测期间武昌电离层垂直探测结果(英文)[J];云南天文台台刊;1989年S1期
13 蒋和荣;杨美华;刘玉玲;王焕芳;杨征宇;;电离层暴的全球形态[J];电波科学学报;1993年01期
14 何友文;1989年3月特大电离层事件[J];地球物理学报;1996年S1期
15 张顺荣,黄信榆;中纬电离层暴时形态的理论模式研究[J];空间科学学报;1997年02期
16 鲁转侠;凡俊梅;孙广俊;徐小权;宋征;黄晓静;孔庆颜;;电离层多普勒探测实验研究[J];电波科学学报;2014年01期
17 孟范伟;郭英;刘振;;电离层异常原因分析与建模[J];测绘与空间地理信息;2014年01期
18 尚社平,郭兼善,史建魁,张满莲,刘其俊,罗熙贵;不同地磁扰动事件期间全球电离层的扰动形态分析[J];地球物理学报;2003年01期
19 高琴;刘立波;赵必强;万卫星;张满莲;宁百齐;;东亚扇区中低纬地区电离层暴的统计分析[J];地球物理学报;2008年03期
20 冯静;柳文;焦培南;凡俊梅;;电离层特征参量的自相关原理插值方法[J];空间科学学报;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万卫星;;电离层的变化:气候与天气[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
2 尚社平;张满莲;郭兼善;史建魁;罗熙贵;;影响中高纬电离层暴的物理机制研究[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年
3 刘瑞源;吴健;张北辰;;电离层天气预报研究进展[A];第十一届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2005年
4 高琴;刘立波;赵必强;万卫星;张满莲;宁百齐;;东亚扇区中低纬地区电离层暴的统计分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
5 熊皓;吴健;索玉成;;电离层骚扰预报与经济建设[A];地球物理与中国建设——庆祝中国地球物理学会成立50周年文集[C];1997年
6 张满莲;尚社平;郭兼善;罗熙贵;史建魁;;1998年5月磁暴事件期间的全球电离层响应[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
7 雷久侯;刘立波;万卫星;张顺荣;;中纬电离层暴的数值模拟与数据同化研究[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
8 朱正平;宁百齐;万卫星;赵必强;王敏;;2006年4月13~17日西太平洋地区电离层暴时特性研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第一卷)[C];2008年
9 黄文耿;古士芬;;化学物质释放人工改变电离层[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
10 任志鹏;万卫星;;电离层暴/热层暴的模拟研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄文耿;强电磁场对电离层改变的计算机数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2003年
2 王霄;低纬(海南)地区电离层变化和扰动特性研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
3 冯宇波;电离层等离子体分析仪的设计与研制[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
4 武业文;利用全球导航卫星研究电离层总电子含量特性[D];西安电子科技大学;2013年
5 赵必强;中低纬电离层年度异常与暴时特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2006年
6 余涛;中低纬电离层电场的模拟研究及电场对电离层年度变化的影响[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2003年
7 徐桂荣;中低纬电离层的气象控制研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2007年
8 乐新安;中低纬电离层模拟与数据同化研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2008年
9 李正;电离层暴及“行星际扰动—磁暴—电离层暴”的观测研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
10 雷久侯;中纬电离层的统计分析与模式化研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁元;电离层电波传播相位污染的校正算法[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 薛以乐;地震和电离层异常的关联性研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 郭万振;基于地面电波探测的电离层剖面重构和异常分布研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 梁宏波;电离层斜向探测的阵列接收方法[D];中国电波传播研究所;2007年
5 王勇;中低纬地区电离层数据同化研究[D];中南民族大学;2011年
6 陈必焰;电离层层析技术及应用[D];中南大学;2012年
7 任刚;太阳活动对区域电离层的影响分析[D];长安大学;2013年
8 肖宏波;电离层层析成像及掩星反演方法[D];西安电子科技大学;2007年
9 陈艳红;武汉地区电离层电子浓度总含量的模式研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2002年
10 李春斌;中低纬电离层异常扰动统计分析[D];西安电子科技大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 记者 李斌;太阳风暴“干扰”地球20余小时[N];新华每日电讯;2000年
2 焦培南 王琳;电离层暴频出现 电波观测献对策[N];中国电子报;2000年
3 本报记者 张玮鸥 吴越 顾燕杰;奏响寰宇的乐章[N];中国气象报;2012年
4 本报记者 张静;航天器的空间生活[N];中国气象报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978