Разработка метода диагностики состояния ионосферы по измерениям задержек сигналов спутников системы GPS

• Автор: Ефишов, Иван Иванович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
Страница
Введение
1. Общая характеристика работы
2. Методы мониторинга ионосферы Земли с помощью
радиосигналов спутников
Глава 1 Методика использования сигналов навигационных спутников GPS для диагностики ионосферы
1.1. Теория метода
1.1.1. Прохождение ОВЧ / УВЧ сигналов через ионосферу
1.1.2. Двухчастотный метод измерения дальности
1.1.2.1. Групповые измерения
1.1.2.2. Фазовые измерения
1.2. Конфигурация навигационных спутников GPS
1.2.1. Типы измерений
1.2.2. Приемная аппаратура
1.2.3. Структура обсервационного файла
1.3. Сеть IGS
1.4. Прогноз пролета спутников
1.4.1. Алгоритм прогнозирования
1.4.2. Структура файла с навигационными данными
1.5. Алгоритм восстановления абсолютной величины полного
электронного содержания по GPS-наблюдениям
1.5.1. Дифференциальная задержка для групповых измерений
1.5.2. Модель для ионосферной задержки
1.5.3. Процедура расчетов
1.6. Пространственное распределение полного электронного
содержания ионосферы
1.7. Апробирование метода
1.7.1. Результаты наблюдений
1.7.2. Расчеты аппаратурных поправок
1.7.3. Расчеты ионосферных задержек
Глава 2 Результаты исследования пространственно-временных вариаций полного электронного содержания на основе данных системы GPS
2.1. Результаты GPS-измерений ПЭС на средних широтах в минимуме
солнечной активности
2.1.1. Вариации ПЭС от суток к суткам
2.1.2. Сезонные изменения
2.1.3. Широтные и долготные изменения
2.1.4. Анализ различных моделей ПЭС ионосферы
2.1.5. Сопоставление GPS-измерений ПЭС с моделью IRI на
средних широтах
2.1.6. Вариации ПЭС во время возмущений
2.2. Измерение ионосферных задержек сигналов GPS в высоких широтах
2.2.1. Результаты первых экспериментов, проведенных в России, на высокоширотной станции Мурманск
2:2.2. Сравнение ПЭС для спокойного и возмущенного периода
по станции Мурманск
2.3. Сравнение ПЭС ионосферы по данньм, полученных с помощью измерений
GPS спутников, и моделью IRI
2.4. Региональная модель ПЭС по наблюдениям GPS
2.5. Пространственное восстановление ПЭС ионосферы
2.5.1. Поведение ПЭС ионосферы над Европой для 11 августа 1999 г.
во время солнечного затмения
2.5.2. Анализ структуры высокоширотной ионосферы
для возмущенных условий
Заключение
Приложение А. Список основных обозначений
Литература

Введение
1. Общая характеристика работы Актуальность темы.
Тема диссертации относится к области радиофизики. Радиофизические методы изучения ионосферы занимают одно из ведущих мест в получении экспериментальных данных. Проблеме диагностике состояния ионосферы уделяется большое внимание в международных программах геофизических и космических исследований.
С развитием космической радиосвязи и навигации, космической геодезии представляет большой интерес исследование пространственно-временного распределения полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы. Как известно, ионосфера является одним из основных источников ошибок радиотехнических измерений, основанных на использовании трансионосферного распространения сигналов.
С завершением развертывания в 1994г. глобальной навигационной системы второго поколения GPS (Global Positioning System) появился новый инструмент, который позволяет проводить измерения задержек радиосигналов непрерывно в планетарном масштабе. Это потребовало разработки нового метода, обеспечивающего анализ и интерпретацию GPS-наблюдений в целях диагностики состояния ионосферы и ее влияния на работу космических радиотехнических систем.
Существенным преимуществом метода радиопросвечивания ионосферы сигналами спутников GPS является то, что он, в отличии от других методов диагностики, не требует значительных финансовых затрат. Реализация его возможностей для исследования ионосферы обеспечивается тем, что в рамках международных программ по изучению геодинамики создана обширная сеть станций IGS (International Geodynamic Service), на которых проводятся непрерывные GPS-наблюдения. Наблюдения легкодоступны и могут быть получены по сети Интернет. Причем, если сеть станций по зондированию ионосферы сокращается, то число станций IGS с каждым годом увеличивается.
GPS-наблюдения могут эффективно использоваться как для исследования планетарной структуры ионосферы, так и ее тонкой структуры, обусловленной неоднородностями различных масштабов, включая ионосферные эффекты, связанные с естественными и искусственными воздействиями. Все это определяет актуальность

Таблица 1.2.1. Структура обсервационного файла
№ Описание Формат
1 Тип файла (О - обсервационный) А1, 19Х
Спутниковая система (вРв или ГЛОНАСС) А1,19Х
2 Название программы А20
Название организации А20
Дата создания файла А20
Опция Комментарий А60
3 Имя маркер А60
Опция Номер маркера А60
4 Имя наблюдателя и организации А20, А40
5 Тип приемника ЗА20
6 Тип антенны 2А20
7 Положение приемника (X, У, Т) ЗП4
8 Эксцентриситет антенны 3114
9 Фактор длины волны для 1д и Ьг (1 - полный цикл)
10 Число типов наблюдений
Типы наблюдений (Ь - фазовые, С,Р - кодовые, Б - допплер) 9(4Х,А2)
Опция Интервал наблюдения в секундах
11 Время начала наблюдений (год, месяц, день, часы, минуты, секунды) 516142
Опция Дополнительные комментарии А60
12 Конец заголовка 60Х
13 Эпоха (год, месяц, день, часы, минуты, секунды) 513141
14 Флаг (0 - норма, 1 - отсутствие измерения, тип явления)
15 Число спутников
16 Список спутников 12(А1,12)
17 Поправка часов Р
18 Пять типов измерений (фаза в циклах, кодовые - в метрах, допплер - в герцах, индикатор срыва фазы - (0-«ОК»), мощность сигнала (9=максимум, 0=не известно) 5(Р14.3,11,11)