基于gps数据区域电离层tec空间分布的研究

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1、分类号：P228密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文基于GPS数据区域电离层TEC空间分布的研究刘鑫申请学位级别：硕士学位专业名称：大地测量学与测量工程指导教师姓名：卢秀山职称：教授山东科技大学二〇一二年五月论文题目：基于GPS数据区域电离层TEC空间分布的研究作者姓名：刘鑫入学时间：2009年9月专业名称：大地测量学研究方向：卫星定位技术与测量工程及应用指导教师：卢秀山职称：教授郭英讲师论文提交日期：2012年5月论文答辩日期：2012年6月授予学位日期：THERESEARCHOFSPATIALD

2、ISTRIBUTIONOFTHEREGIONALIONOSPHERICTECBASEDONTHEGPSDATAADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyLiuXinSupervisor:ProfessorLuXiushanGeomaticsCollegeMay2012声明本人呈交给山东科技大学的这

3、篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessrefere

4、ncedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士论文摘要摘要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

5、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GPSCORS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

6、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

7、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GPSCORS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。关键词：GPS，电离层，EOF，TEC，电子密度，球谐函数I山东科技大学硕士

8、论文ABSTRACTABSTRACTEarth'sionosphereiscloselyrelatedtotheactivitiesofpeople,itlinkstoouterspaceintheupperandattachestothemiddleatmospherebelow.Itisanimportantconnectinglevelinsolar-terrestrialenvironmen