电离层对CAPS定位误差影响研究

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1、囝密级：中国科学院大学UniV棼糈i姆ofChineseAcademyofSciences硕士学位论文作者姓名：昌德潮指导教师：呈遣=巫塞虽生国科堂陵国塞丞室台学位类别：堡堂亟±学科专业：丞室拉丕皇友洼培养单位：生国型堂瞳国塞云塞台2013年5月ByLvDechaoADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterof

2、PhilosophyNationalAstronomicalObservations，ChineseAcademyofSciencesMay,2013摘要ChineseAreaPositioningSystem(CAPS)是利用地球同步轨道通信卫星在C波段实现导航功能的卫星导航系统。本文在研究分析电离层特性及其对电磁波传播影响的基础上，系统考察了不同电离层状态时，电离层时延对CAPS定位误差的影响。通过理论分析证明，电离层时延，使CAPS的定位结果将会存在偏差，并且均方根会增加。选取72006年(

3、太阳活动低年)和2012年(太阳活动高年)的不同季节的白天和晚上，以及一次正相电离层暴，进行了仿真验证。仿真结果表明，定位结果的偏差，在中国及周边区域，处于分米级和米级之间，并与TotalElectronContent(TEC)的数值成一定的正相关。不同位置的偏差是不一样的：东西方向的偏差在研究范围内较东的区域为负的概率较大，在较西的区域为正的概率较大；南北方向的偏差在研究范围内较东的区域为正的概率较大，在较西的区域为负的概率较大；垂直方向的偏差在整个研究范围内为正的概率较大。南北方向的偏差的绝对

4、值与垂直方向相当，且大于东西方向。定位结果的均方根增加，但是增加的幅度并不明显。根据本文的研究结果，对于当前的CAPS星座方案，在中国及周边区域的大部分范围内，电离层时延对CAPS定位误差影响较小。关键词：电离层；CAPS；定位；误差分析；系统仿真电离层对CAPS定位误差研究影响AbstractChineseAreaPositioningSystem(CAPS)isasatellitenavigationsystem、、·orkingCband．Itsconstellationconsistsof

5、6geosynchronouscommunicationsatellites．ThisdissertationstudiestheeffectsoftheionosphericdelayonCAPSposi—tioningerror．Theoreticalanalysisshowsthattheionosphericdelaycausesabiastothepositioningerror，andhenceanincreaseintherootmeansquare(RMS)oftheerror．W

6、ithtotalelectroncontent(TEC)datafrom2006(solarminimum)，2012(solarmaximum)andaTECpositivestormin2012，simulationismadetovalidatethetheoreticalwork．ItisfoundthatthebiasofCAPSpositioningerrorvarieswiththechangeofTEC．ItcanbeseveraldecimeterstometersinChina

7、anditsadjacentarea．Thebiasisdifferentindifferentplaces．Itseasterncomponenttendstobenegativeineasternzoneandpositiveinwesternzone．Itsnortherncomponenttendstobepositiveineasternzoneandnegativeinwest—ernzone．Theverticalcomponentisalwayspositive．Theabsolu

8、tevalueofthenortherncomponentisapproximatetothatoftheverticalcomponent，anditislargerthanthatoftheeasterncomponent．TheRMSofthepositioningerrorincreasesalittlecomparedwithzerodelaycase．ItcanbeconcludedthattheeffectsoftheionosphericdelayonCAPSpos