基于多星座gnss数据的电离层层析技术研究

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1、硕士学位论文基于多星座GNSS数据的电离层层析技术研究研究生姓名：王慧美导师姓名：尹萍副研究员2016年6月5日分类号：密级：公开UDC：学号：1304050中国民航大学硕士学位论文基于多星座GNSS数据的电离层层析技术研究研究生姓名：王慧美导师姓名：尹萍副研究员申请学位级别：工程硕士专业学位学科专业名称：电子与通信工程所在院系：电子信息与自动化学院论文答辩日期：2016年6月5日2016年6月5日StudyofIonosphericTomographyBasedonMulti-constellationGNSSDataADissertatio

2、nSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWANGHui-meiSupervisedbyAssociateProf.YINPingCollegeofElectronicInformationandAutomationCivilAviationUniversityofChinaJune20161摘要随着全球定位系统（GPS）的出现和发展，使得卫星与计算机层析（CT）技术结合的电离层层析技术成为电离层的主要探测手段。电离层

3、层析技术不仅有效弥补了传统电离层探测方法的不足，还为确定电离层的精细结构提供了一种新的理论与技术。GPS地面观测站点不足，观测视角有限等原因，使得层析结果仍不是很理想。随着科技的进步，全球卫星导航系统（GNSS）也从单一化变得多元化起来，出现了GPS、GALILEO、GLONASS、BDS等多个导航系统。多星座导航系统可见星数目增多，使更多的卫星信号穿过电离层，进而可以获得更多的电离层总电子含量（TEC）的真实值，从而借助层析技术获得更精确的电离层电子密度。本文利用多星座GNSS数据作为数据源，借助MIDAS层析方法反演出了欧洲地区电离层电子密

4、度。首先，通过对欧洲地区多星座GPS、GLONASS、GALILEO、BDS数据进行预处理，结合双频载波相位观测方程求出反演的输入TEC。其次，通过对MIDAS方法的改进反演重构了2013年3月电离层电子密度，并对其进行了精度分析和验证。同时，利用基于多星座GNSS数据的电离层层析技术探测了2013年3月17日和2015年3月17两次磁暴电子密度的特点，分析了磁暴影响下电离层的异常变化。本文验证了基于多星座GNSS数据的层析技术反演结果的正确性，证明了基于多星座GNSS数据的层析技术与仅基于GPS数据的层析技术相比，反演的电子密度更能反映电离层

5、的真实结构，同时说明了基于多星座GNSS数据的电离层层析技术在探测不同磁暴下电离层的异常结构中发挥了重要作用。关键词：多星座，GNSS，MIDAS，层析反演，电子密度IAbstractWiththeemergenceofGlobalPositioningSystem(GPS),ComputerizedIonosphericTomography(CIT)usingGPSdataandComputerizedTomography(CT)hasbecomeamainmethodtomonitortheCITcannotonlyeffectivelym

6、akeupfortheshortcomingofthetraditionalionosphericdetectiontechniques,butalsoprovideanewtheoryandtechnologyfordeterminingthefinestructureoftheionosphere.However,becauseofinsufficientmeasurementsandlimitedangles,theresultofCITbasedononlyGPSdataisnotalwaysgood.Withthedevelopmen

7、tofmulti-constellationGlobalNavigationSatelliteSystem(GNSS),besidesGPS,GALILEO,GLONASSandBDShavecomeonthescene.Multi-Constellationsatellitesystemspossessmorevisiblesatellites,sothatmoresatellitesignalsgothroughtheionosphereandgetmorerealionosphericTotalElectronContent(TEC)me

8、asurements.Inresult,moreaccurateionosphericelectrondensitybymeansofCITcanbe