Bruk av ICON for å estimere ionosfærisk forsinkelse over nord Europa
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2449757Utgivelsesdato
2016-12-14Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Master's theses (RealTek) [1707]
Sammendrag
Sammendrag
Jordas atmosfære står for store og små forstyrrelser av GNSS signaler som skal nå en bruker på
jordas overflate. Forstyrrelsene fører til at posisjonsbestemmelse med romgeodetiske teknikker
avviker fra den potensielle nøyaktigheten et gitt GNSS tilbyr. Den største feilkilden fra signalets
gang gjennom atmosfæren er forårsaket av ionosfæren. Ionosfæren er et dispersivt medium for
frekvenser over 30MHz som gjør det mulig for to-frekvente mottakere å estimere eller eliminere
signalets forsinkelse gjennom ionosfæren.
Tradisjonelt blir den ionosfære forskyldte forsinkelsen også da TEC estimert ved å anvende kode
og fasemålinger sammen. Selv om kodemålinger er mindre nøyaktig enn fasemålinger blir de
benyttet for å estimere fasens tvetydighet i en prosess kalt «carrier levelled to code».
I denne oppgaven har en annen metode for estimering av ionosfæreforsinkelsen blitt testet.
Metoden er kalt ICON og baserer seg kun på to-frekvente, tvetydige faseobservasjoner uten støtte
fra kodemålinger eller annen apriori informasjon. Metoden er avhengig av meppingfunksjoner
mellom nære slant observasjoner av ionosfæren og at observasjonene kommer fra bakkestasjoner.
ICON vil ble testet på mottakernettverk med forskjellige størrelser for å undersøke hvilke krav
metoden setter til størrelsen til mottakernettverket. Siden metoden baserer seg på å observere
samme STEC verdi fra forskjellige stasjoner som overlapper i tid ble også geometrien i nettverket
testet.
Signalets forsinkelse gjennom ionosfæren ble også estimert med godt etablerte metoder som TEC
estimert med carrier levelled to code, IGTEC og Klobuchar modellen som ble benyttet for å
sammenligne med prestasjonen til ICON.
I ett mottakernettverk med 14 mottakere distribuert i den nordlige delen av Europa, viser
resultatene fra denne oppgaven til at ICON kan estimere ionosfærisk forsinkelse med et avvik fra
IGTEC på under en meter.
Abstract
The earth’s atmosphere is responsible for a number of disturbances on GNSS signals trying to
reach the earth’s surface. The disturbance leads to errors when trying to determine a position on
earth using space geodetic techniques and prevents a user of GNSS the systems potential
accuracy. The ionosphere is a dispersive medium for frequencies over 30 MHz witch? in turn
makes it possible for double frequencies receivers to determine or strongly reduce the signals
delay through the ionosphere.
Traditionally the ionospheric delay is estimated with phase combined with code measurements.
The code measurements are less accurate than the phase they are used to help solve for the phases
ambiguity in a process known as carrier levelled to code.
In this research, another method for estimating the ionospheric delay have been investigated. The
method called ICON bases itself solely on double frequency, ambiguous carrier phase data with
no reliance on pseudo-range or other apriori information. The only reliance is upon the mapping
function between slant views of the ionosphere and that the measurements attained come from a
network of ground based GPS receivers.
ICON have been tested on receiver networks of different size to try and determine the methods
requirement of the receiver network size. Since the method is based on observing the same slant
view of the ionosphere that overlap in time from different stations, the geometry of the receiver
network has also been tested as well.
The ionospheric delay estimated with firmly established methods like ionospheric delay
estimated with carrier levelled to code, IGTEC and The Klobuchar model was also performed.
These methods were used to determine the performance of ICON.
With a receiver network containing 14 receivers distributed in the northern parts of Europe, the
results from the research conducted in this theses show that ICON can estimate ionospheric delay
with an error of under one meter compared to IGTEC.