GPS ile iyonosfer toplam elektron yoğunluğu değişimlerinin koordinatlara etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of the ionospheric total electron content variations on the coordinates using GPS
- Tez No: 168421
- Danışmanlar: PROF.DR. HÜSEYİN DEMİREL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: GPS, iyonosfer, toplam elektron yoğunluğu (TEC), zaman serisi xıv, GPS, ionosphere, total electron content (TEC), time series xv
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
ÖZEt GPS (Global Konum Belirleme Sistemi) uydu sinyalleri yeryüzündeki alıcıya ulaşıncaya dek atmosferin çeşitli tabalarından geçmektedir. Bu tabakalardan biri iyonosferdir. GPS sinyallerini etkileyen iyonosferdeki değişimler Toplam Elektron Yoğunluğu (TEC) ile izlenmektedir. İyonosfer kırılma indisi yüksek derecede frekansa bağlı olduğundan TEC, iki frekanslı GPS sinyallerinin kombinasyonuyla modellenebilir. TEC'deki değişim düzenli olabileceği gibi düzensiz de olabilir. Düzenli değişimler deterministik, düzensiz değişimler ise stokastik bölüm olarak ele alınır. tyonosferde oluşan düzensiz değişimlerin başlıca kaynağı manyetik fırtınalardır. Manyetik fırtınalar GPS sinyallerini etkileyerek parlamaya yol açmaktadır. Bu nedenle iyonosferdeki iyonlaşmayı, dolaylı olarak TEC'i, düzensiz yönde etkileyen manyetik fırtınaların konum belirlemeye etkilerinin araştırılması oldukça önemlidir. Bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada iyonosferin deterministik ve stokastik bölümleri incelenmiştir. İyonosferin deterministik bölümü olarak ele alınan yerel TEC modeli Bernese 4.2 GPS yazılımı ile elde edilmiş ve sonuçlar CODE veri merkezinden sağlanan küresel TEC modeli ile karşılaştırılmıştır. İyonosferin stokastik bölümü için, yerel TEC modelinin oluşturulmasında kullanılan geometriden bağımsız doğrusal kombinasyon (L4) ölçülerinin (her bir uydu ve alıcı için) dengelenmesi sonucunda elde edilen düzeltmeler kullanılmış ve zaman serisine açılmıştır. Deterministik ve stokastik bölüm analizleri manyetik fırtınanın yoğun olduğu 196' dan 199'a kadar olan GPS günleri ve manyetik fırtınanın olmadığı 231-234. GPS günleri için yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Orta enlem, yüksek enlem ve ekvator olarak adlandırılan iyonosferin üç temel bölgesi içerisinde çeşitli noktalar seçilmiştir. İyonosferin stokastik bölümü incelendiğinde orta enlem bölgesinin manyetik fırtınadan daha az etkilendiği sonucu çıkarılmıştır. Orta enlem bölgesinde seçilen noktalardaki veriler incelendiğinde deterministik bölüm olarak ele alman TEC'de, manyetik fırtınanın oluşum sürecinde ani düşüş olduğu görülmüştür. Çalışmanın ikinci aşamasında, MAGNET'de (Marmara Sürekli GPS Gözlem Ağı) seçilen noktalar ve bunların belli GPS günlerindeki verileri kullanılarak gerçekleştirilen sayısal uygulamalar verilmektedir. ISTA noktası sabit alınarak bazlar oluşturulmuş ve çeşitli zaman aralıkları için tamsayı belirsizliği çözümleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca her bir epok için ISTA noktasına göre seçilen noktaların kuzey, doğu ve yukarı koordinatları, hesaplanmıştır. Koordinatlar ile geometriden bağımsız doğrusal kombinasyon (L4) ölçülerinin düzeltmeleri (V4) arasındaki çapraz korelasyon ve güç spektrumları belirlenerek iyonosferdeki değişimlerin koordinatlara etkileri ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT GPS (Global Positioning System) satellite signals travel from different atmospheric layers to arrive the receiver on the earth. The ionosphere is one of the layer of the atmospheric layers. Changes in the ionosphere affecting the GPS signals can be monitored by the Total Electron Content (TEC). Since the ionosphere is a dispersive medium, TEC can be modelled using the combination of the two frequencies of the GPS signals. Changes in the TEC may be regular or irregular pattern. The regular and irregular changes in the TEC or in the ionosphere can be considered as the deterministic component and the stochastic component, respectively. The main source resulting in the irregular changes is the magnetic storms. They cause the scintillation effect having influencing the GPS signals. Therefore, the effects of the magnetic storms changing regularly the ionization in the ionosphere, or TEC, on positioning to be investigated. This study consist of two parts. In the first part of the study, the ionosphere is divided into deterministic and stochastic components. The local TEC model, which is taken as the deterministic model of the ionosphere, has obtained with Bernese GPS software and the results have compared with the global TEC model from CODE analysis center. In order to determine the stochastic component of the ionosphere, L4 geometry-free linear combination residuals are expanded into the time series. The experimental analysis of the deterministic and stochastic components is made for the GPS day intervals 196-199 and 231-234 which include severe magnetic storm and quiet magnetic storm, respectively. Different stations are chosen such that they are located at three main regions (mid-latitude, high latitude and equatorial) of the ionosphere, separately. For the selected days, the analysis of the stochastic component of the ionosphere reveals that the mid-latitude region is less affected by the magnetic storm. When the magnetic storm occured, there was some disturbances in the deterministic component of the ionosphere (TEC) for the selected stations. In the second part of the study, processing was made with the stations taken from MAGNET (Marmara Continuous GPS Network) and with the data selected for the definite days. By taking ISTA as a fixed station, different baselines were designed and integer ambiguity solutions were made for the different time intervals. In addition, north, east and up coordinates of the selected stations referenced to ISTA are calculated epoch by epoch. With cross-correlation function and cross-power spectrum values between coordinates and the geometry-free linear combination residuals (V4), the effect of the ionospheric changes on the coordinates is revealed.
Benzer Tezler
- Statistical investigation of ionospheric electron density over İstanbul during geomagnetic storms and implications for GPS communications
Geomanyetik fırtına zamanlarında İstanbul üzerindeki iyonosferik elektron yoğunluğunun istatistiksel olarak incelenmesi ve GPS haberleşmesi üzerine etkisi
BUTE NAZ ERBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEREFŞAN KAYMAZ
- Ionospheric variability over Istanbul using SID-VLF and HF-radar observations
SID-VLF i̇le HF radarı veri̇leri̇ kullanılarak iİstanbul i̇çi̇n i̇yonosferi̇k deği̇şkenli̇ği̇n beli̇rlenmesi̇
AYŞEGÜL CEREN MORAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEREFŞAN KAYMAZ
- GPS sinyalleri ile konum belirlemede iyonosferik etkilerin incelenmesi
Exploring ionospheric effects on global positioning by GPS signals
OLCAY GÜMRÜKCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEHRA CAN
- KD kanalında genişbant haberleşme teknikleri
Wideband communication techniques in the HF channel
ÖMER ÖZDİL
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENK TOKER
- Uzay iklim koşullarının toplam elektron yoğunluğu (TEC) üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of space weather conditions on total electron content (TEC)
MERVE GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Astronomi ve Uzay BilimleriNecmettin Erbakan ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH ALÇAY