电离层的时间变化性对解逄GPS硬件延迟的影响

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本文主要研究电离层的时间变化性对解算GPS系统硬件延迟的影响。基于GPS系统基本的观测量(伪距和载波相位)可以得到电离层的总电子含量,这个总电子含量中包含有GPS卫星和接收机硬件延迟的贡献,而这是GPS测量电离层TEC的主要误差源。因为很难直接测量卫星和接收机的硬件延迟,必须采用一定的方法解算出GPS系统的硬件延迟,解算的过程中采用了一定的电离层模型假设,实际电离层的形态与变化性不一定满足这种假设,这就会对解算GPS硬件延迟的精度产生影响。  本文给出了利用SCORE方法解算的GPS系统硬件延迟,对比了不同太阳活动条件下即不同的电离层变化性条件下所解算的硬件延迟精度,发现使用两个GPS台站数据解算的硬件延迟在太阳活动高年的稳定性差于太阳活动低年的稳定性。如利用BJFS台站解算的卫星硬件延迟在2009年的年RMS值约为0.76TECU,而在2001年的年RMS值约为1.04TECU。通过分析北京的测高仪台站测量的NmF2数据(F2层最大电离密度)对比了电离层在太阳活动高低年的变化性的不同,验证解算的硬件延迟与电离层变化性的关系。针对GPS卫星硬件延迟的解算结果在不同年的稳定性不同这个问题,本文进一步研究了其在多于一个太阳活动周里的变化情况。利用CODE(欧洲定轨中心)发布的从1999年到2011年的GPS硬件延迟数据,发现GPS卫星的硬件延迟在多于一个太阳活周的时间里有三种变化:日-日变化,大约一年周期的变化和长时间下降的变化。日-日变化和约一年周期的变化在太阳活动高低年的变化幅度是不同的:日-日变化在2001年的年RMS值约为0.4TECU,而在2009年约为0.09TECU;约一年周期的变化在2001年的峰谷值约为1.7TECU,而在2009年约为0.5TECU。这两种变化的幅度都是在太阳活动高年更强烈。对于第三种变化,卫星硬件延迟从1999年到2009年年底下降约为10TECU,而在2010年后半年开始有略微上升的趋势。通过分析F10.7和NmF2可以发现硬件延迟的这三种变化都与电离层相应时间尺度的变化有关系。
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