VLBI相位参考中的电离层延迟改正

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距离地面约60至1000km高度范围的电离层,区域中大量自由电子和离子的随机性、不平衡性和无序性等时空分布特性,将会产生折射效应,对电磁波信号在大气中的传播产生严重影响。研究和改进电离层改正模型,可以有效提高测量和定位精度。在研究电离层对信号的传播影响时,主要的研究对象是电子总含量TEC。本文在系统总结电离层延迟改正原理及VLBI相位参考成图方法的基础上,详细分析了获取电离层电子含量的方法,并展开了一系列的相关理论和方法的研究。1.详细介绍了国内外对电离层延迟改正的研究现状,主要包括电离层延迟改正的各种模型及方法。2.介绍了电离层延迟改正原理,分析了单频和双频观测模式下常用的电离层延迟改正模型和方法。在电离层延迟改正模型中,映射函数的选择也会对改正效果有一定影响,研究了几种映射函数模型,包括单层模型和双层球壳模型,并通过实例数据计算分析比较,不同映射函数的差别在一般在0~1TECU量级。3.介绍了VLBI相位参考观测方法的基本原理及其应用,以及影响相位参考的主要因素。分析表明,在低频(比如<8 GHz)观测时,电离层延迟改正是主要误差因素。4.电离层延迟求解的关键在于电子含量TEC。除了几种常用的电离层电子含量求解模型与方法,分析了在VLBI观测中解算TEC的方法。通过对IGS不同分析中心的GIM及NOAA的区域IM在VLBI相位参考应用中的数据处理,发现不同的GIM间存在着系统差,且使用NOAA的IM与GIM在AIPS中计算的TEC有明显差异,表明在高精度VLBI相对天体测量时,电离层延迟改正仍然有待改进。5.介绍了在VLBI相位参考中利用类测地观测进行电离层延迟改正的基本原理。基于VLBI相位参考观测数据处理的实际情况,分析了使用不同GIM时,类测地结果IONOS_NAME.FIT的使用前后对相位参考成图观测结果的影响和差别,结果表明该方法的改进效果不明显。同时在相位参考中使用了NOAA的区域IM代替原有的GIM,利用Python和ParselTongue平台编写代码,实现AIPS中CL表的更新与替换,用NOAA的相位参考结果与GIM进行了比较,结果表明虽然CL表电离层改正信息已更新且有明显变化,但相位参考的改进效果不明显,仍需进一步研究。
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