Yerküresel konumlama sistemi işaretleri kullanarak iyonosfer toplam elektron içeriği kestirimi
Ionospheric total electron content estimation using gps signals
Yazar: HALİL NAYİR
Danışman: PROF.DR. FEZA ARIKAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
İyonosfer kısa dalga ve uydu haberleşme sistemleri için büyük öneme sahip bir atmosfertabakasıdır. İyonosferin radyo dalgalarına etkisini ortaya koyabilmek için iyonosferin yapısınıanlamak ve iyonosferdeki değişimleri takip etmek gerekmektedir. İyonosferin karakteristiğiniifade eden önemli parametrelerden biri Toplam Elektron İçeriği (TEİ)'dir. Son 10 yılda hızlagelişen ve sivil kullanıma açılan Yerküresel Konumlama Sistemi (YKS), TEİ kestirimi içindoğrudan ve fazla maliyet gerektirmeden kullanılabilmektedir. F. Arıkan, C. B. Erol ve O.Arıkan tarafından geliştirilen Düzgünleştirilmiş TEİ Kestirim Yöntemi (D-TEİ) ile 10derecenin üstünde yükseklik açısına sahip uydulardan alınan 30 saniye çözünürlüğündekiölçümler kullanılarak gürbüz ve yüksek çözünürlüklü TEİ kestirimi yapılabilmektedir. Bu tezçalışması kapsamında iyonosfer yüksekliği, ağırlık fonksiyonu, alıcı-uydu yanlılıkları gibi D-TEİ yöntemi içinde kullanılan parametrelerin yönteme etkisi incelenmiştir. D-TEİ yöntemiiçinde sadece sözde menzil kullanılmakta iken bu tezde veri seti faz ölçümleri de eklenerekgenişletilmiştir. D-TEİ kestirim yöntemi içinde kullanılan alıcı yanlılıklarına birçok istasyoniçin internetten erişilebilmektedir. Bazı alıcı istasyonlar için ise yanlılıklar herhangi birmerkez tarafından verilmemektedir. Bu tez çalışması kapsamında yanlılıkları bilinmeyenalıcıların yanlılıklarının kestirimi konusunda çalışmalar yapılmıştır. D-TEİ kestirimyönteminde iyonosfer yüksekliğinin etkisi incelenmiş ve yöntemin bu değişime bağlı olmadangürbüz kestirim yapabildiği gösterilmiştir. D-TEİ içinde kullanılabilecek ağırlık fonksiyonlarıincelenmiş ve iyonosferden kaynaklanması beklenmeyen gürültü etkilerini en aza indirenağırlık fonksiyonu seçilmiştir. Bu tezde D-TEİ yöntemi içinde alıcı ve uydu yanlılıkları uygunbiçimde kullanılmış, bu yöntem ile çeşitli analiz merkezlerinin kestirimlerine oldukça yakınTEİ değerleri elde edilmiştir. Sonuç olarak D-TEİ yöntemi ile faz ya da sözde menzildeğerlerinden yüksek çözünürlüklü, gürbüz TEİ kestirimleri elde edilebilmektedir. Ayrıca,yanlılık kestirimi için farklı teknikler kullanılarak pek çok gün ve istasyon için başarılı alıcıyanlılık kestirimleri yapılmıştır.Anahtar Kelimeler : İyonosfer, Yerküresel Konumlama Sistemi, Toplam Elektron İçeriği,Sözde menzil

Abstract:
Ionosphere is a layer of atmosphere which is very important for HF and satellitecommunication systems. In order to understand the effects of the ionosphere on radio waves,the structure of the ionosphere and the changes in its characteristics should be investigated.One of the important parameters that define the ionosphere is the Total Electron Content(TEC). The Global Positioning System (GPS) which has been improved and has becomeavailable for civilian use in the last 10 years can be used for TEC estimation directly andwithout much cost. D-TEI method that is developed by F.Arıkan, C. B. Erol and O. Arıkancan be used to estimate high resolution, robust TEC values using GPS measurements of 30 sresolution obtained from the satellites which are above the 10 degree elevation limit. In thisthesis, some important parameters that are used in D-TEI method such as ionospheric height,weighting function, receiver-satellite biases are studied. Previously, the measurement inputfor D-TEI method was only pseudorange measurements. In this thesis the data set is enlargedby improving the method for phase measurements. Bias values for satellites and most of thereceiver stations are available via the internet, however, for some of the receiver stations thebias values are not given by any observation center. In this thesis, receiver bias estimationmethods are studied in order to find the biases of the stations that are not available yet. D-TEIproduces reliable and robust estimates with any choice of ionospheric height. D-TEI is triedwith different weighting functions and the weighting function that minimizes the non-ionospheric noise effects is selected. In this thesis, by using the satellite-receiver biases in thecorrect form in D-TEI method, consistent TEC estimation results are obtained with variousanalysis centers. Taking either pseoudorange or phase data as input, high resolution, robustTEC estimates are found using D-TEI method. For receiver bias estimation, three differentmethods are tried and receiver bias values are estimated successfully for many receiverstations.Keywords : Ionosphere, GPS, Total Electron Content, Pseudorange