基于GPS数据区域电离层TEC空间分布的研究
地球电离层与人们的活动息息相关，其上连外层空间,下接中层大气，是日地环境系统中承上启下的重要环节和关键层次。研究证明，电离层状态及其变化对穿越的无线电信号的幅度、相位、信噪比产生影响，并且直接影响到通信、导航等，而且电离层状态的变化对于上述情况产生严重的危害。 如何预测电离层及异常分布，并较好地消除对用户的影响，以便保护用户生命和财产安全，是长期相关学者研究的重要内容之一。基于此，本文主要利用EOF算法分析电子密度的空间分布，并利用河北地区GPS CORS站的数据分析了电子密度的三维分布。本文的主要内容如下： 1.本文重点介绍了利用GPS卫星计算电离层电子含量TEC的原理和方法，尤其剖析了利用GPS双频观测计算电离层电子含量TEC的原理。 2.研究了格网电离层单元化的建立原理和方法，重点探讨了确定三维电离层模型投影矩阵的计算方法和过程，其具体原理是利用卫星和接收机连线上的电子含量反演电子密度时，将待反演区域上空离散成很多的网格，本文简单的认为每个小网格内的电子密度是一个常数，当计算出卫星与接收机连线穿过各个网格的截距时，也就是三维电离层投影矩阵，再乘以每个小网格的电子密度值，就可以得到该连线的TEC值，把每个网格内的电子密度值作为未知量，通过计算投影矩阵和TEC形成观测方程，利用最小二乘法估计区域的电子密度分布。 3.主要利用球谐函数模型分析了TEC的空间分布，分别利用单测站和多测站对河北上空的电离层进行了模拟计算，编写了球谐函数电离层模型的数据处理流程，在本文中利用n=3，m=2时的球谐函数模型来拟合河北上空不同高度的电离层，基于多基站拟合的结果要优于基于单基站的拟合结果。 4.利用河北区域GPS CORS站2009年观测数据，对该区域的电离层的电子密度分布进行了计算。利用EOF算法计算的电子密度的变化趋势同IRI模型变化趋势基本一致，反映了该区域的电子密度的变化，并提取了电子密度在12:00:00时刻时各个经纬度处随高度变化的的分布图，结果表明电子密度在300km~400km区间内达到最大值，随后随着高度的升高而降低。
全球定位系统;EOF算法;电子密度;空间分布;格网电离层单元化;球谐函数模型;TEC空间分布
山东科技大学
硕士
大地测量学与测量工程
卢秀山;郭英
2012
中文
P228.4;P352.7
69
2013-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）