基于地基GPS的电离层延迟改正模型建立及精度估计

作     者：陶学林 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高飞;金双根

授予年度：2015年

学科分类：081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：GPS TEC 电离层延迟改正模型 球谐函数 不等式约束最小二乘 

摘      要：电离层作为近地空间环境的重要组成部分,与现代无线电系统和卫星导航系统密不可分。电离层延迟是全球卫星系统导航、定位、授时的主要误差源,其对电磁波传播的影响以及利用GNSS信号研究电离层特性、监测电离层变化成为人们关注的热点。本文利用IGS提供的GPS观测数据研究全球电离层TEC日常变化规律,通过编写一套软件,实现了基于GPS数据建立全球电离层延迟模型。软件解算结果与CODE发布的结果进行对比,模型精度与CODE基本一致。本文主要研究内容为：1、论文简要介绍了电离层基础知识和研究现状,对目前常见的电离层延迟模型进行了系统的研究,分析了部分模型的实现方法和优缺点。2、阐述了利用GPS研究电离层的基础理论和方法,主要包括研究GPS相关原理,电离层延迟的参数化和数学模拟方法,并对硬件延迟偏差(DCB)进行了深入的研究分析。3、利用IGS全球观测台站提供的GPS双频观测数据,建立基于球谐函数全球电离层延迟改正模型。模型解算结果与CODE全球电离层产品进行对比分析,结果显示基本吻合。全球TEC分布图与CODE残差基本在-5TECU～5TECU之间,精度小于2TECU。所有卫星DCB估计值均方差为0.07ns,接收机DCB残差基本都在2ns以内。4、采用法方程叠加算法,只有非零元素参与法方程计算,解决了大型矩阵存储困难和计算效率低的问题。5、着重研究了由于全球IGS观测台站的不均匀分布,导致模型解算出现负值VTEC的现象,本文研究利用附加不等式约束条件的最小二乘原理算法消除这一不合理现象。