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利用双频GPS观测值分析高原（昆明）地区电离层TEC周日变化特性

作　者: 杨忠祥
导　师: 施昆
学　校: 昆明理工大学
专　业: 大地测量与测量工程
关键词: 全球定位系统(GPS) 电子总含量(TEC) 仪器偏差沿天顶方向上的电子总量(VTEC)
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文较为详细地介绍了地球电磁波在电离层中的传播理论以及电离层的基本知识。介绍了电离层延迟的改正方法及常用的几个电离层模型,从GPS原始观测数据入手,分析了造成电离层延迟影响的各类因素。通过对有关组合观测值和影响因子的进一步研究,提高了利用双频GPS观测值分析电离层延迟模型的精度。对于中低纬度高原地区而言,电离层的变化异常难以用一个合适的数学模型去描述它,而且电子含量的变化漂移因地、时而异,为此,本文采用双频GPS观测值,在顾及GPS系统硬件延迟情况下,通过伪距与载波相位观测值联合解出TEC,并将其投影至高原(昆明地区)上空约350KM左右的某一假想薄层上,从而导出接收站附近垂直TEC的方法,这种方法得到的垂直TEC为天顶周围一锥角内的平均值,通过离散度的统计,结合昆明站采集得到的高精度数据计算了高原地区(昆明)电离层(2007年6月～2007年8月)的电离层电子浓度总含量(total electron content, TEC)的逐日时间序列值,在此基础上对照昆明市连续运行参考站(cors)描绘出了对于处在双驼峰区里该地区TEC周日变化的特性。研究了高原地区电离层的日平均变化特性和TEC值在时间序列上的峰值

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状及趋势  9-10
  1.3 本文研究的主要内容  10-12
第二章地球电离层的基本特性及其对GPS所产生的影响  12-24
  2.1 电离层的概况  12-15
    2.1.1 电离层形成与物理过程  12-15
  2.2 电离层对GPS测量的影响  15-21
    2.2.1 群速度和相速度  15-18
    2.2.2 TEC和VTEC  18-19
    2.2.3 影响电子密度Ne或TEC的因数  19-21
  2.3 电离层延迟的模拟  21-24
    2.3.1 电离层模型与经验改正公式  21-22
      2.3.1.1 Klobuchar模型  21
      2.3.1.2 本特(Bent)模型  21-22
      2.3.1.3 国际参考电离层(IRI)模型  22
    2.3.2 双频改正模型  22-23
    2.3.3 GPS信号的电离层延迟的数学模拟  23-24
      2.3.3.1 单层电离层模型  23
      2.3.3.2 局部电离层TEC的数学模拟  23-24
第三章 GPS的电离层延迟观测方程与数据处理  24-40
  3.1 GPS的基本观测方程  24-30
    3.1.1 GPS的观测量  24-25
    3.1.2 电离层延迟的观测模型  25-26
    3.1.3 非差数据预处理  26-30
      3.1.3.1 Melbourne-Wubbena组合在数据预处理中的应用  26-28
      3.1.3.2 利用Geomtry_Free组合观测值进行周跳探测与修复  28-30
  3.2 硬件延迟对确定电离层延迟的影响  30-36
    3.2.1 顾及GPS系统硬件延迟情况下TEC的计算原理  31-33
    3.2.2 卫星和接收机硬件延迟偏差的估计模型  33-34
    3.2.3 卫星和接收机相对硬件延迟的计算方法  34-35
    3.2.4 算列分析  35-36
  3.3 顾及GPS系统硬件延迟情况下TEC的计算  36-39
    3.3.1 利用伪距观测值计算TEC  36
    3.3.2 载波相位观测值计算TEC  36-37
    3.3.3 伪距与载波相位观测值联合求解TEC  37-39
  3.4 利用非差GPS观测值提取高原TEC周日变化特性信息  39-40
第四章 TEC周日变化结果分析  40-51
  4.1 程序分析  40-45
  4.2 高原(昆明)地区周日变化结果与分析  45-51
第五章总结与改进工作  51-54
参考文献  54-57
致谢  57

利用双频GPS观测值分析高原（昆明）地区电离层TEC周日变化特性

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