امروزه کلیه سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی را تحت نام ‎‎gnss‎ می شناسند. یونسفر منبع مهمی از خطا برای سیگنال های سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی است. الکترون های آزاد در این میان نقش مهمی بر عهده دارند. بدین صورت که وجود الکترون ها باعث به وجود آمدن خطا در اندازه گیری فاصله در تعیین موقعیت می شود. پارامتر ‎tecبیانگر میزان الکترون های آزاد در یونسفر می باشد. پردازش مشاهدات گیرنده های دو فرکانسه سیستم های ‎ gnss ‎ میزان الکترون ها ‎(tec)‎ در مسیر حرکت موج را به ما می دهند. تأخیر یونسفری به کمک ‎ tec ‎ محاسبه شده در ایستگاه های گوناگون و روش های درون یابی مدل سازی می گردد. این مدل ها کمک شایانی به شناخت رفتار یونسفر می کنند و راه کار موثری در بهبود مدل های یونسفری سیستم های ‎ gnss ‎ برای مقابله با اثر یونسفر بر مشاهدات می باشند. هدف این پایان نامه آشنایی با یونسفر، معادلات مشاهدات سیستم های ‎ gnss ‎ و اثر یونسفر بر این مشاهدات‏، نحوه محاسبه ‎ tec ‎ و آشنایی با مدل های یونسفر می باشد. آنالیز مدل‎های جهانی یونسفر حاصل از گیرنده های دو فرکانسه و ارائه پریودهای یونسفر و شناخت عوامل این پریودها از دیگر اهداف این پایان نامه می باشد. بررسی مدل های یونسفری مراکز پردازش ‎ ‎igs‎ ‎ گویای این مطلب است که مدل های مراکز ‎ ‎jpl‎ و ‎ ‎igs‎‎ بهترین مدل ها از نظر دقت برای مقادیر‎‎tec‎ ‎ می باشند. در نتیجه بهترین مدل ها برای آنالیز هستند. از این رو در این پایان نامه آنالیز بر روی مدل ‎ ‎igs‎ ‎‎ انجام گرفت. روش انتخاب شده برای آنالیز طیفی‏ با توجه به مشکلات و مزایای روش های آنالیز گوناگون و همچنین هدف این پایان نامه که شناخت ماهیت یونسفر می باشد، روش آنالیز طیفی کمترین مربعات انتخاب گردید. نتایج آنالیز صورت گرفته بر روی مدل نشان دهنده وجود پریود های مهمی از جمله: پریود 11.34 سال‏، پریود 5.12 سال‏، پریود 3.63 سال‏، پریود 0.5 سال (نیم سالانه)‏، پریود 3.02 ماه (پریود فصلی)‏، پریود 26.72 روز‏، پریود روزانه‏، پریود نیم روزانه (12 ساعته) و پریود ثلث روزانه (8 ساعته) را نام برد. از نتایج مهم این پایان نامه‎‎‏، می توان محاسبه دقیق پریودهای مذکور را بیان داشت. از دیگر نتایج مهم می توان به بررسی رفتار و تحلیل پریود های به دست آمده در راستای مدارات و نصف النهارات اشاره داشت. عامل فیزیکی برخی از این پریودها شناخته شده اند‏، برای نمونه پریود 11.34 سال با لکه های خورشیدی و پریود آن ها مرتبط می باشد. از سوی دیگر عامل فیزیکی برخی از این پریود ها شناخته شده نیست و نیاز به بررسی های بیشتری دارد. بررسی های صورت گرفته در این زمینه گویای ارتباط این پریود ها با عواملی از جمله دوران زمین‏، تأثیر جزرومد ماه‏، طوفان‎های خورشیدی و ... می باشد. کلمات کلیدی: یونسفر، مشاهدات‎ gnss ‎، مدل یونسفر، آنالیز طیفی کمترین مربعات‏،‎ tec ‎

امواج الکترومغناطیس ارسالی از ماهواره های سیستم تعیین موقعیت جهانی ‎ ‎gnss‎ ‎ در هنگا‎‎م عبور از هواکره، تحت تأثیر آن قرار می گیرند. تقسیم بندی هواکره بر اساس پارامترهای متفاوتی صورت می پذیرد‏، که بر اساس امواج الکترومغناطیس عبوری از آن‏، به دو بخش هواکره خنثی و یون کره تقسیم می شود. اثر هواکره خنثی روی امواج ارسالی ماهواره ها تأخیر پایین کره نامیده می شود. علت این نام گذاری سهم عمده پایین کره در این تأخیر است. در کاربردهایی مثل ژئودینامیک و بررسی تغییر شکل پوسته زمین توسط گیرنده های ‎ ‎gnss‎ ،‎ نیاز به تعیین موقعیت دقیق عاری از هر گونه خطا‏، از جمله خطای پایین کره‏، توسط گیرنده های ‎ ‎gnss‎است. اثر پایین کره روی امواج الکترومغناطیس ارسالی از ماهواره های سیستم تعیین موقعیت جهانی ‎ ‎gnss‎ ‎ یک پارامتر مهم محدود کننده دقت در تعیین موقعیت توسط این ماهواره ها محسوب می شود. هدف این پایان نامه اطمینان از حذف اثر پایین کره روی مختصات ایستگاه های دائم ‎ ‎gnss‎ ‎ است. ‎برای این منظور وابستگی بین تأخیر زنیتی پایین کره و مولفه ی ارتفاعی برخی از ایستگاه های دائم ‎ ‎gnss‎ اروپا بررسی شده است. هر چند اثر تأخیر پایین کره مدل سازی شده و از روی مشاهدات ‎ ‎gnss‎ ‎ حذف شده است‏، اما نتایج حاصل شده در این پایان نامه گویای این است که‏، هنوز هم اثر پایین کره روی مولفه ی ارتفاعی وجود دارد. همچنین در این پایان نامه‏، سری های زمانی تأخیر پایین کره و درجه حرارت نقطه شبنم مورد آنالیز قرار گرفت‏، که از نتایج آن وجود پریود 1 ساله و حدوداً 20 روزه در مورد تأخیر پایین کره و پریود یک ساله در مورد درجه حرارت نقطه شبنم است. از دیگر نتایج این پایان نا‎مه‎ مشاهده وابستگی بسیار زیاد بین مشاهدات هواشناسی رادیوسوندها (درجه حرارت نقطه شبنم) و تأخیر زنیتی پایین کره است‏، که از این مسئله می توان در جهت اهداف هواشناسی استفاده نمود.

پردازش داده های ژئودتیکی، عموماً با روش کمترین مربعات صورت می گیرد. برای رسیدن به بهترین برآورد نااریب خطی، استفاده از مدل تصادفی مناسب و یا به بیان دیگر ارائه وزن مناسب برای مشاهدات، الزامی است. برای تعیین مدل تصادفی مناسب از روش برآورد مولفه های واریانس (vce) استفاده می شود. یکی از کاربرد های ژئودتیکی برآورد مولفه های واریانس، وزن دهی به مشاهدات سیستم تعیین موقعیت جهانی gps می باشد. ساده ترین و رایج ترین مدل تصادفی مورد استفاده، انتخاب وزن یکسان برای مشاهدات خام gps و صرف نظر کردن از همبستگی بین مشاهدات مختلف، می باشد. واضح است چنین مدلی، مدل قابل اطمینانی نخواهد بود؛ ارائه مدل تصادفی نامناسب، منجر به کاهش دقت در پارامترهای برآورده شده خواهد شد. در حالی که استفاده از ماتریس وزن صحیح برای مشاهدات باعث می شود مشاهدات با دقت بالاتر سهم بیش تری در حل نهایی نسبت به مشاهدات کم دقت تر داشته باشند. بنابراین نیاز است که عواملی از قبیل دقت متفاوت برای انواع مشاهدات مختلف gps، وابستگی دقت ماهواره ها به ارتفاع آن ها و یا همبستگی بین انواع مختلف مشاهدات gps و همبستگی زمانی بین مشاهدات در ساختار ماتریس وزن مشاهدات gps در نظر گرفته شود. در این پایان نامه از روش برآورد مولفه های واریانس کمترین مربعات (ls-vce) جهت تعیین مدل تصادفی مناسب برای مشاهدات gps استفاده می شود. مدل تابعی مورد استفاده در این پایان نامه، مدل هندسه- مبنا برای مشاهدات تفاضلی مرتبه دوم gps می باشد. در این پایان نامه نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم برآورد مولفه های واریانس کمترین مربعات، برای مشاهدات جمع-آوری شده توسط گیرنده های تریمبل4000 ssi ، تریمبلr7 و لایکا sr530 ارائه شده است. نتایج بدست آمده به ترتیب همبستگی قابل توجه 55/0 و 51/0 بین مشاهدات کد ca و p2 در گیرنده تریمبل 4000 ssi و لایکا sr530 و نیز همبستگی قابل توجه 64/0 بین مشاهدات فاز l1 و l2 در گیرنده تریمبل r7 را نشان می دهد. همچنین نتایج حاصله، وجود وابستگی دقت مشاهدات به ارتفاع ماهواره ها را تائید می کند. بعلاوه همبستگی زمانی 10 ثانیه در مشاهدات کد p2 و فاز l2 در گیرنده تریمبل 4000 ssi و همبستگی زمانی 10 ثانیه در مشاهدات کد p2 در گیرنده تریمبل r7 مشاهده شد.

نرم افزار gpss (gps software) جعبه ابزار متلب است که آقای دکتر جمال عسگری آن را تهیه کرده است. این جعبه ابزار حاوی توابع اساسی برای تعیین موقعیت مطلق دقیق (ppp) و همچنین توابع جانبی برای پردازش و نمایش اطلاعات gps و مدل های یونسفر و تروپسفر است. تعیین موقعیت مطلق دقیق را می توان حالت بهبود یافته تعیین موقعیت نقطه ای (spp) که از مشاهدات کد استفاده می کند، در نظر گرفت. تفاوت اصلی تکنیک تعیین موقعیت مطلق دقیق با تعیین موقعیت نقطه ای استفاده از مشاهدات فاز موج حامل، اطلاعات دقیق مداری و تصحیح خطای ساعت ماهواره به جای اطلاعات افمریس منتشرشده است. مدار دقیق و اطلاعات ساعت ماهواره از سرویس های بین المللی مانند سرویس بین المللی gnss (igs) می تواند گرفته شود. معادله اصلی در تعیین موقعیت مطلق دقیق تشکیل ترکیب عاری از یونسفر است. ترکیب مذکور اگر چه به طور کامل عاری از یونسفر نمی باشد ولی با دقت بالایی اثر یونسفر با تشکیل این ترکیب از روی مشاهدات برداشته می شود. روش عمومی برای رسیدن به دقت های بالا به وسیله گیرنده های ماهواره ای استفاده از روش های تفاضلی به وسیله دو یا چند گیرنده می باشد. علت استفاده از این روش این است که با تشکیل معادلات تفاضلی بسیاری از خطاهای موجود روی مشاهدات حذف یا اثر آن ها به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. اما در تعیین موقعیت مطلق دقیق به علت استفاده از مشاهدات غیر تفاضلی، خطاها حذف نمی شوند و بایستی میزان کلیه خطاها محاسبه و اثر آن ها از مشاهدات برداشته شود. نرم افزار gpss از نظر برخی نکات فنی در تصحیح های انجام شده به مشاهدات، دارای ابهاماتی است که نیاز به یک بازبینی دارد. هدف از انجام این پایان نامه رفع این ابهامات و بهبود کیفیت نتایج بدست آمده می باشد. در این پایان نامه با اصلاح اثر پیچش فاز (phase wind up)، اصلاح تابع محاسبه ی موقعیت خورشید و اصلاح فیلتر کالمن نتایج بهتری بدست آمده است. در این پایان نامه با اضافه کردن تابعی جدید برای خواندن فایل های با فرمت sp3c، این قابلیت نیز به نرم افزار gpss اضافه شده است. در این پایان نامه جزئیات تعیین موقعیت مطلق دقیق، که شامل مدل های تصحیحات می باشد، ارائه شده است.

با توجه به اهمیت کنترل جابجایی در مناطق زمین لغزش و نیز در سازه های مهندسی لازم است از روش های سریع و دقیق برای ایم مهم استفاده گردد. در اینجا 4 شبکه زمین لغزش به کمک هر سه روش آشکارسازی جابجایی شامل دو روش کلاسک مینیمم سازی نرم l1 و تست ثبات کلی و همچنین روش جدید سرشکنی همزمان مورد آنالیز قرار گرفتند که نتیجه بهینه بودن روش سرشکنی همزمان حاصل شد. ضمناً امکان سنجی gps تک فرکانسه در مناطق کم وسعت نیز بررسی گردید. نتایج بهتر بودن این نوع گیرنده نسبت به نوع دو فرکانسه از نظر دقت و هزینه در شبکه های کوچک را نشان میدهد.

با توجه به کاربردهای متفاوت سری های زمانی در مباحث ژئودتیکی و ژئوفیزیکی مانند بررسی حرکات تکتونیک، حرکات ایزوستاتیک یخبندان، تغییر شکل پوسته زمین، دینامیک زلزله و غیره نیاز است که سری های زمانی با دقت بالا تقریب گردند. سری های زمانی شامل یک ترند خطی، حرکات پریودیک با فرکانس های سالیانه و نیم سالیانه (سیگنال ها)، آفست های احتمالی و یکسری رفتارهای دیگر تحت عنوان نویز می باشند. کشف صحیح آفست، نیازمند برآورد صحیحی از نویز و ماتریس واریانس کواریانس مشاهدات می باشد. بدین منظور از روش برآورد مولفه های واریانس، مبتنی بر روش کمترین مربعات استفاده شده است. صرفنظر کردن از نویز رنگی موجود در سری های زمانی، تاثیر ناصحیح بر کشف آفست ها می گذارد. ابتدا از آنالیز تک متغیره ی سری زمانی استفاده کرده و سپس جهت افزایش قدرت تشخیص، آنالیز چند متغیره معرفی شده است. در آنالیز تک متغیره تنها از یکی از مولفه های مختصاتی ایستگاه دائم و در آنالیز چند متغیره از هر سه مولفه ی مختصاتی در یک ایستگاه استفاده شده است که ساختار نویز و آفست آنها یکسان می باشد. نتایج بدست آمده از آنالیز چند متغیره بسیار بهتر از آنالیز تک متغیره می باشد و تعداد آفست های بیشتری کشف شده است. در این تحقیق، علاوه بر بررسی سری های زمانی ایستگاه های دائم gps، از سری های زمانی شبیه سازی شده در اپک های روزانه، دارای سه مولفه ی مختصاتی در هر ایستگاه استفاده شده است که روش پیشنهادی نتایج قابل اطمینانی را ارائه می دهد. برای داده های شبیه سازی شده، کشف آفست ها به بزرگی 2 برابر انحراف معیار نویز، نتیجه ی صد در صد به همراه داشته و همچنین 80 درصد از آفست ها به بزرگی 1 برابر انحراف معیار نویز نیز کشف شده اند. در کنار آفست ها، اشتباهات نیز با استفاده از آنالیز چندمتغیره کشف شده اند که نتایج برای اشتباهات به بزرگی 2 برابر انحراف معیار نویز، 38 درصد و برای اشتباهات به بزرگی 4 برابر انحراف معیار نویز، 99 درصد بوده است.

بحث آنالیز طیفی سری‏های زمانی یکی از مباحث مهم در ژئودزی می‏باشد. در این آنالیز هدف اصلی کشف رفتارهای تناوبی و بررسی عوامل به وجود آمدن این رفتارها می‏باشد. وجود رفتارهای تناوبی و هارمونیک‏های آن باعث کاهش دقت در آنالیز سری‏های زمانی می‏شود. بنابراین باید با شناسایی عوامل ایجاد این رفتارهای تناوبی و حذف آن، آنالیزهای مرتبط با سری‏های زمانی را با دقت بالاتری تحلیل کرده و لذا نتایج به دست آمده از درجه اطمینان بیشتری برخوردار خواهند بود. یکی از رفتارهای تناوبی موجود در سری‏های زمانی محصولات igs، سال گرهی gps با پریود 351.2 روزه می‏باشد. وجود این پریود و هارمونیک‏های آن باعث کاهش دقت نتایج حاصل از محصولات igs می‏شود. از سال 2007 تا به امروز تحقیقات فراوانی بر روی محصولات igs برای کشف عوامل ایجاد کننده‏ی این پریود و هارمونیک‏های آن انجام شده است. در این زمینه می‏توان به [ray et.al 2007] و [tregoning et.al 2010] و [griffiths et.al 2012] اشاره نمود. در سری‏های زمانی مختصات ایستگاه‏های igs نیز نظیر بیشتر محصولات igs وجود این پریود و هارمونیک‏های آن به اثبات رسیده است. دو منبع اصلی این رفتارهای تناوبی، خطاهای مداری و چند مسیری معرفی شده است. در این پایان‏نامه با معرفی گذر ماهواره‏های gps از سایه‏ی زمین به عنوان یکی از عوامل ایجاد خطای مداری، سعی در نشان دادن تاثیر این پدیده در رفتار تناوبی 351.2 روزه و هارمونیک‏های موجود در سری‏های زمانی مختصات igs شده است. ماهواره‏های gps در بلوک‏های مختلف نسبت به قرار گرفتن در سایه‏ی زمین و گذر از آن رفتارهای متفاوتی از خود نشان می‏دهند. با بررسی این رفتارها و روش‏های برخورد با این پدیده، تصمیم به نشان دادن تاثیر گذر ماهواره‏های gps از سایه‏ی زمین بر رفتارهای پریودیک 351.2 روزه که در بالا به آن اشاره شد گرفتیم. لذا با طراحی جعبه ابزاری در محیط برنامه نویسی matlab به حذف مشاهدات مربوط به ماهواره‏های موجود در سایه پرداخته شد. با انجام آنالیزهای طیفی و تجزیه و تحلیل بر روی دوسری زمانی مشاهدات (حاصل از فایل‏های اصلی ایستگاه‏های igs و نیز فایل‏های اصلاح شده توسط جعبه ابزار) به این نتیجه رسیدیم که حذف ماهواره های موجود در سایه موجب کاهش مقادیر هارمونیک‏های اشاره شده، در بیشتر هارمونیک‏ها وهرچند به مقدار نسبتا کمی، می‏شود. واژگان کلیدی: سیگنال های گرهی، ماهواره های موجود در سایه، برآورد کمترین مربعات هارمونیک، ایستگاه های دائم igs، تعیین موقعیت مطلق دقیق، سری های زمانی

یکی از بزرگ ترین مشکلات استفاده از سیستم های ناوبری اینرشیال معمول، قیمت بالای آن ها می باشد و به همین دلیل تلاش های زیادی برای رفع این مشکل در سال های اخیر صورت گرفته است. نتیجه ی این تلاش ها، تولید حسگرهای اینرشیال میکرو الکترو مکانیکی بوده که امروزه در ساخت سیستم های اینرشیال ارزان قیمت به کاربرده می شوند و کاربرد آن ها را بسیار فراگیر کرده اند. متأسفانه این حسگرها، دارای مشاهدات چندان دقیق و پایداری نیستند که این موضوع، محدودیت هایی در استفاده از آن ها ایجاد می کند. ولی از طرفی می توان خطای این سیستم ها را از طریق تلفیق با سیستم های خارجی دیگر و با استفاده از مشاهدات آن ها کنترل نمود. به صورت معمول، این مشاهدات خارجی عمدتاً توسّط سیستم های ناوبری ماهواره ای فراهم می گردند و از طریق یک فیلتر مناسب، به بهبود پارامترهای برآوردشده کمک می کنند. ما نیز در پژوهش پیش رو از همین مشاهدات و با اِعمال تصحیحاتی بر روش تلفیق موردنظر و اتّخاذ ملاحظاتی خاص، برای ارتقای عملکرد سیستم های ناوبری اینرشیال میکرو الکترو مکانیکی استفاده خواهیم نمود. به علاوه یک الگوریتم تعیین توجیه مستقل را معرّفی کرده و سپس تلاش خواهیم کرد که اعتبار پارامترهای تعیین شده را در زمان هایی که مشاهدات سیستم ماهواره ای برای مدّت طولانی خارج از دسترس قرار می گیرد، با استفاده از جواب های این الگوریتم و توسّط یک روش تلفیقی اصلاح شده افزایش دهیم. این اصلاحات شامل هردو مبحث مشاهدات و فیلتر مورد استفاده می باشد و نتایج آزمایشات ما نشان می دهند که دقّت هر دو گروه پارامترهای توجیه و ناوبری توسّط آن ها به مقدار چشم گیری افزایش می یابد تا آنجا که خطای پارامترهای توجیه برای زوایای تراز و آزیموت، به ترتیب پایین تر از 0.3 و 0.6 درجه نگه داشته می شود. این دقّت به خصوص برای آزیموت که در سیستم های اینرشیال کم دقّت معمولاً دارای خطاهای بزرگی می شود، یک دستاورد بسیار مهم تلقّی می گردد. همچنین خطای مولّفه های افقی موقعیت نیز با استفاده از این روش کاهش داشته و حتّی پس از گذشت زمان های طولانی، عموماً از یک متر تجاوز نمی کند، هرچند این دقّت در همه ی اپک ها تضمین شده نیست.

روش ردیابی اشعه یکی از روش های برآورد تاخیر تروپوسفری است که در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این روش مسیر اشعه از هنگام ورود به تروپوسفر تا رسیدن به ایستگاه مورد نظر که می تواند یک ایستگاه vlbi و یا یک ایستگاه gps باشد، بازسازی شده و در نهایت می توان تاخیر ناشی از تروپوسفر را بدست آورد. روش های پیشین برآورد تاخیر تروپوسفری شامل توابع نگاشت بوده که توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از مفروضات و مجموعه داده های متفاوت طیف وسیعی از این توابع پیشنهاد شده است. در اکثر این توابع تاخیر ها بدون در نظر گرفتن آزیموت ورود اشعه و فقط با در نظر گرفتن چند پارامتر محدود از جمله زاویه ی ارتفاعی و همچنین موقعیت ایستگاه بدست می آیند حال آنکه تاخیر تروپوسفری علاوه بر این پارامتر ها به آزیموت و همچنین زمان نیز وابسته بوده و در کارهای دقیق می بایست تاثیر آن ها لحاظ گردد. از این رو در روش ردیابی اشعه با تکیه بر داده های هواشناسی و شرایط واقعی تروپوسفر مسیر اشعه و به دنبال آن تاخیر ناشی از این محیط تعیین می گردد. ولی در عین حال این روش شامل جزئیات و عناصری است که تصمیم گیری در مورد هر کدام از آن ها مستلزم بررسی و ارزیابی است و در مقدار تاخیر برآورد شده به عنوان خروجی مسئله تاثیر می گذارد. از این رو در این پایان نامه کوشیده شده است تا حد امکان شرایط بهینه این روش را ارزیابی و مورد بررسی قرار دهد. در این پایان نامه با بررسی تکرار پذیری خطوط مبنا به عنوان اعتبار سنجی کار نشان داده شده است که با اعمال قید داده های رادیوسوند نتایج ردیابی اشعه می تواند تا 60 درصد بهبود یابد همچنین با انجام ردیابی اشعه در سیستم مختصات کارتزین به جای سیستم مختصات کروی علاوه بر عدم فرض نمایی بودن شکست پذیری نسبت به مولفه قائم و بهبود نتایج به میزان 55 درصد سرعت انجام ردیابی اشعه می تواند به میزان 35 درصد افزایش یابد. همچنین بررسی هایی بر روی درون یابی قائم صورت گرفت و مشخص شد که تا چه اندازه شیوه درون یابی قائم در نتایج نهایی موثر خواهد بود

در سالهای اخیر، روشهای کینماتیک به منظور استفاده از توانایی gps در تعیین موقعیت دقیق در مدت زمان مشاهده بسیار کوتاه و حتی با گیرنده در حال حرکت، توسعه داده شده اند که از جمله این روشها میتوان به تعیین موقعیت کینماتیک اشاره کرد. در این روش تعیین موقعیت، موقعیت گیرنده مرجع، معلوم فرض میشود و موقعیت گیرنده سیار، نسبت به آن تعیین میشود. در این پایان نامه، به منظور افزایش دقت برآورد مجهولات و صحت پردازش تعیین موقعیت کینماتیک، از قیود استفاده شده است. قیود، روابطی نشأت گرفته از هندسه مسئله میباشد که سبب محدود شدن فضای جست وجوی مجهولات از سه بعد به فضای تعریف شده توسط معادله قید میگردد. قید افزوده شده به سیستم معادلات تعیین موقعیت، حرکت گیرنده سیار بر روی یک دایره میباشد. مدل تابعی مورد استفاده در این پایان نامه، مدل هندسه مبنا برای مشاهدات تفاضلی مرتبه دوم gps میباشد. همچنین، پردازش کمترین مربعات بازگشتی با در نظر گرفتن قیود هندسی حاکم بر مسئله (حرکت بر روی دایره) به عنوان ماتریس گذار، انجام شده است. در این پایان نامه، نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم کینماتیک مقید ایست-رو با قید با شعاع و مرکز معلوم و مجهول ارائه شده است. نتایج روش کمترین مربعات بازگشتی بر روی مشاهدات مجازی (ساخته شده توسط مشاهدات حقیقی جمع آوری شده توسط گیرنده لایکا sr530) و کمترین مربعات مقید بر روی مشاهدات جمع آوری شده کینماتیک حقیقی توسط گیرنده لایکا sr530، ارائه شده است. نتایج پردازش مشاهدات مجازی به روش کینماتیک ایست-رو مقید، حاکی از افزایش درصد بهبود صحت نقاط پردازش شده و افزایش حداکثر 2.43 برابر دقت برآورد مجهولات و کاهش 2.70 برابر انحراف معیار نقاط پردازش شده است. همچنین اعمال قید با شعاع و مرکز معلوم و مجهول، تاثیر یکسانی بر نتایج خواهند داشت، به عبارتی میتوان از محاسبه شعاع و مرکز دایره در معادله قید پردازش مشاهدات مجازی، صرف نظر کرد و این دو را به عنوان پارامتری معلوم در نظر گرفت. البته، مجهول در نظر گرفتن شعاع و مرکز دایره، دارای کاربرد عملی است (منظور زمانی است که از مشاهدات واقعی استفاده می شود)، زیرا در عمل تنها از حرکت بر روی یک دایره یا یک خط راست مطمئن می باشیم. پردازش داده های مجازی به روش کمترین مربعات بازگشتی، سبب افزایش حداقل 77% صحت پردازش و کاهش انحراف معیار نقاط پردازش شده از 1.62 میلی متر به 0.68 میلیمتر خواهد شد. همچنین این روش، دقت برآورد مجهولات را حداقل 9.01 برابر افزایش خواهد داد. پردازش کینماتیک آنی مقید داده های حقیقی، سبب افزایش حداقل 50% صحت نقاط پردازش شده و کاهش حداکثر 4.78 برابر انحراف معیار نقاط پردازش شده و افزایش حداکثر 5.31 برابر دقت برآورد مجهولات میشود. پردازش کینماتیک ایست-رو و آنی مقید، سبب کاهش اختلاف میان شعاع محاسبه شده توسط نقاط پردازش شده و شعاع استفاده شده در معادله قید، از میلیمتر به دهم میلیمتر خواهد شد.

سیستم تعیین موقعیت جهانی gps کاربرد¬های فراوانی در شناسایی جابه¬جایی¬ها و تعیین مولفه¬های مختصاتی با دقت بالا دارد. اما این سیستم مکانی تحت تاثیر خطاهای مختلفی مانند خطای ساعت ماهواره، خطای ساعت گیرنده، تاخیرات اتمسفری و چندمسیری شدن قرار می¬گیرد. می¬توان با ترکیباتی از مشاهدات gps بخشی از این خطاها را حذف کرد. اما استفاده از ترکیبات gps سبب می¬شود که با چند دسته از مشاهدات کارکرد و پیدا کردن خطا دشوارتر می¬شود. بنابراین در این پایان¬نامه هم از سری¬های زمانی باقی¬مانده¬های کمترین مربعات تفاضل یگانه¬ی فاز¬های موج حامل و هم از سری¬های زمانی مولفه¬های مختصاتی مشاهدات gps استفاده شده است. به این منظور دو طول مبنای کوتاه و صفر با جفت گیرنده¬های gps تشکیل شده است. پردازش¬های طول مبناها به نحوی است که در سری¬های زمانی طول مبنای صفر فقط خطای نویز گیرنده و در سری¬های زمانی طول مبنای کوتاه علاوه بر نویز گیرنده خطای سیستماتیک چندمسیری نیز وجود دارد. در این پایان¬نامه روش¬های آنالیز موجک و برآورد هارمونیک کمترین مربعات هم بر باقی¬مانده¬های تفاضل یگانه فاز¬های حامل l1 و l2 هم بر مومولفه¬های مختصاتی در طول مبنای کوتاه اعمال می¬گردد و خطای چند مسیری را از این سری¬های زمانی استخراج و حذف می¬کنند. میزان بهبود کاهش انحراف معیار بعد از حذف اثر چند مسیری نشان از کارآمد بودن هر دو روش دارد. همچنین این سری¬های زمانی بعد از حذف خطای چند¬مسیری از طول مبنای کوتاه با سری¬های زمانی در طول مبنای صفر بسیار مشابه می¬شوند. در توابع اتوکورولیشن سری¬های زمانی طول مبنای کوتاه بعد از حذف اثر چند مسیری مانند همین توابع در طول مبنای صفر، رفتار پریودیک دیده نمی¬شود. این دلایل نشان از موثر بودن روش¬های آنالیز موجک و برآورد هارمونیک کمترین مربعات در حذف و استخراج چندمسیری دارند. در پایان نیز نشان داده می¬شود که روش آنالیز موجک کارایی نسبتا بهتری نسبت به روش برآورد هارمونیک کمترین مربعات دارد.

روش کمتری مربعات کامل روشی است که هم زمان خطای بردار مشاهدات و ماتریس ضرایب را در نظر می گیرد. امیری و جزایری (2012) مسئله ی کمترین مربعات کامل را در قالب مسئله ی کمترین مربعات استاندارد فرموله کردند. به این ترتیب امکان استفاده از دانش های حاکم بر کمترین مربعات استاندارد، همچون تئوری برآورد کمترین مربعات مولفه ی واریانس، در کمترین مربعات کامل فراهم شد. در این پروژه به توسعه و گسترش روابط ارائه شده توسط امیری و جزایری (2012) پرداخته شد و سپس کاربرد روابط بدست آمده در فتوگرامتری و ژئودزی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا برای مسئله ی کمترین مربعات کامل وزن دار روی مدل ترکیبی و سپس برای مسئله ی کمترین مربعات کامل وزن دار روی مدل پارامتریکی که در آن بین بردار مشاهدات و ماتریس طرح وابستگی وجود دارد، روابطی در چارچوب روابط کمترین مربعات استاندارد ارائه شد. پس از آن مسئله ی تبدیل پروژکتیو در فتوگرامتری مورد بررسی قرار گرفت و این مسئله از طریق روش کمترین مربعات کامل وزن دار و روابط ارائه شده در این پروژه بار دیگر حل شد. نتایج بدست آمده از داده های شبیه سازی شده و مثال های از پیش حل شده نشان دادند که، به دلیل اینکه کمترین مربعات کامل با مسائل غیر خطی همانند مسائل خطی برخورد می کند، نسبت به روش کمترین مربعات استاندارد مسائل را سریع تر و با تعداد تکرارهای کمتری حل می کند. به همین دلیل ترجیح داده می شود که مسائلی را که از طریق سرشکنی کمترین مربعات مدل ترکیبی حل می شوند، به روش کمترین مربعات کامل وزن دار حل نمود.

تعیین موقعیت مطلق دقیق یکی از روش های مهم در مبحث ژئودزی ماهواره ای است که در دو دهه اخیر گسترش یافته است. اما هنوز دقت این روش، به دقت روش¬های تعیین موقعیت نسبی نرسیده است. تلاش های زیادی برای بهبود دقت این روش انجام شده است. عمده¬ی این تلاش¬ها مربوط به اصلاح مدل های پردازش و رفع معضلاتی مانند ابهام فاز غیرصحیح و دقت برآورد اثر تروپوسفر بوده است. امواج منتشره از ماهواره ها تحت تأثیر تروپوسفر دچار تأخیر می شوند. مدل کردن این تأخیر در روش های تعیین موقعیت برای دستیابی به دقت بالا، بسیار مهم است. روش های مختلفی برای برآورد این تأخیر موجود است. مانند روش ردیابی اشعه و استفاده از توابع نگاشتی مثل gmf , vmf ,1/cos?z که تأخیر زنیتی را به تأخیر مایل تبدیل می کند. در این مقاله تأخیر مایل تروپوسفری با استفاده از مدلهای عددی هواشناسی توسط ردیابی اشعه محاسبه شده است و اختلاف آن با 3 تأخیر مایل تروپوسفری بدست آمده به سه حالتی که به تفضیل شرح داده خواهد شد، با استفاده از تابع نگاشت gmf و تأخیر زنیتی بدست آمده از روشppp ، به فایل های rinex اعمال شده و دوباره پردازش ppp انجام شده است. در واقع هدف ساختن فایل مشاهداتی rinex جدیدی است که تأخیر مایل حاصل از ppp به جواب ردیابی اشعه نزدیک باشد. سپس اثر این اصلاح مشاهدات را در مختصات حاصل بررسی می نماییم. با مقایسه ی نتایج حاصله با مختصات itrf نقطه مورد نظر، مشخص شد که اعمال اختلاف بین تأخیر مایل حاصل از حاصلضرب تأخیر زنیتی بدست آمده از روش ppp در 88% تابع نگاشت هیدروستاتیک gmf و 12% از تابع نگاشت غیرهیدروستاتیک با تأخیر حاصل از روش ردیابی اشعه، به فایل های مشاهداتی، باعث بهبود تعیین موقعیت مطلق دقیق می شود.

چکیده با توجه به استفاده روزافزون تکنیک¬های تعیین موقعیت فضایی علی¬الخصوص gps برای بررسی تغییر شکل و نمایش جابه¬جایی¬های پوسته¬ی زمین، تجریه¬وتحلیل نرخ کرنش به عنوان یکی از پارامتر¬های مهم قابل استخراج از اندازه¬گیری¬های gps در تعبیر این جا¬به¬جایی¬ها، می¬تواند مفید باشد. در این میان بهره¬گیری هم-زمان از مشاهدات پیوسته موقعیت ایستگاه¬های دائمی gps برآورد واقع¬بینانه¬تری از مولفه¬های سرعت و به-واسطه¬ی آن پارامتر¬های تانسور کرنش به¬دنبال دارد. در همین راستا در این تحقیق ضمن بیان مفاهیم و مباحث مرتبط با مسئله تغییر شکل و تانسور کرنش، قابلیت سیستم تعیین موقعیت جهانی در کشف جابه-جایی¬های پوسته زمین در یک موقعیت شبیه¬سازی شده، ارزیابی می¬شود و در مطالعه¬ای موردی، با تکیه بر آنالیز چند متغیره مشاهدات سری زمانی شبکه ای محلی متشکل از ایستگاه¬های دائمی gps با میانگین فاصله 30 کیلومتر، صحت و دقت روش¬ المان محدود، روش تفاضل محدود و روش مبتنی بر اندازه¬گیری¬های طول و زاویه در تعیین مولفه¬های تانسور کرنش و مفسر¬های ناوردای آن در حالت مسطحاتی، مورد بررسی قرار می-گیرد. نتایج حاکی از آن است که روش المان محدود و روش مبتنی بر اندازه¬گیری¬ طول و زاویه رفتار مشابهی دارند و حساسیت روش تفاضل محدود نسبت به تغییر مختصات اولیه کمتر است. هم¬چنین با انجام تست¬های آماری مناسب، معنی¬دار بودن مولفه¬های ویژه برآورد شده توسط هر روش در یک سطح اطمینان معین بررسی می¬شود و نتایج گویای این امر است که در شبکه انتخابی مورد نظر روش تقاضل محدود با اعتمادپذیری 95%، عملکرد موفق¬تری دارد. در ادامه به منظور تعیین توزیع تانسور کرنش، تفسیر جابه¬جایی¬ها و بسط نحوه¬ی تغییر شکل در سطح محلی، بر اساس نتایج به¬دست آمده در ایستگاه¬های مطالعاتی، چهار روش دورن¬یابی خطی، درون¬یابی با اسپیلاین، درون¬یابی کمترین مربعات اصلاح¬شده و درون¬یابی کریجینگ مورد استفاده قرار می¬گیرد تا تغییر شکل در نقاطی که با کمبود و یا نبود داده روبرو هستیم، حدس زده شود و مشخصه¬های مناسب¬تری از تغییرات محلی تغییر شکل فراهم شود. مقایسه خطای نسبی درون¬یابی چهار روش مذکور، مبین این امر است که روش درون¬یابی کریجینگ با خطاهای زیر پنج درصد، در برآورد مولفه¬های تانسور کرنش ، بالاترین دقت را داراست، که این امر با دیگر تحقیقات انجام شده در این زمینه مطابقت دارد. کلمات کلیدی: آنالیز تغییر شکل- تانسور کرنش- سیستم تعیین موقعیت جهانی (gps) – سری زمانی ایستگاه¬های دائمی- درون¬یابی

امروزه جی پی اس به عنوان ابزاری برای مطالعه ی اتمسفر مطرح است. از طریق این سیستم می توان به بررسی یونسفر و تروپسفر پرداخت‎‎‏، زیرا الکترون های آزاد در یونسفر و بخار آب و گازهای خشک در تروپسفر‏، امواج جی پی اس را تحت تاثیر قرار می دهند. از این رو می توان توسط شبکه ای از ایستگاه های دائم‏، به توموگرافی چگالی الکترون های آزاد یا محتوای کلی الکترون در یونسفر و بخار آب در تروپسفر پرداخت. اما با توجه به وجود اطلاعات مداری و تصحیحات ساعت دقیق ماهواره ها‏، تنها از طریق یک گیرنده و با هزینه ی کمتر نیز می توان این پارامترها را برآورد کرد. از این رو در این پایان نامه‏، به بررسی اتمسفر تنها با استفاده از یک گیرنده ی جی پی اس پرداخته شده است. در این پایان نامه از داده های ایستگاه دائم جی پی اس مستقر در دانشگاه علوم پایه ی زنجان به همراه داده های هواشناسی اندازه گیری شده در دانشگاه علوم پایه و ایستگاه اداره ی هواشناسی زنجان در بازه ی زمانی اول ژانویه ی 2011 تا 20 جولای 2014 استفاده شد. برای بررسی اولیه ی مشاهدات و به دست آوردن نتایج اولیه‏، پردازش این داده ها‎ ابتدا‎ در نرم افزار برخط ‎ csrs-ppp ‎‎ که نیاز به تنظیمات خاصی ندارد‏، انجام شد. سپس برای انجام پایان نامه از نرم افزار علمی برنیز استفاده شد.‎ در نرم افزار برنیز‏، از طریق حل معادلات مشاهدات غیرتفاضلی ترکیب خطی یونسفر آزاد برای مشاهدات کد و فاز‏، پارامتر تاخیر تروپسفری کل برآورد شد. با استفاده از داده های فشار اندازه گیری شده نیز تاخیر تروپسفر‎‎ی خشک محاسبه شد. با کم کردن تاخیر تروپسفری خشک از تاخیر تروپسفری کل‏، پارامتر تاخیر تروپسفری تر به دست آمد. سپس با استفاده از داده های دمای اندازه گیری شده‏ به همراه تاخیر تروپسفری تر، میزان بخارآب قابل بارش در روی ایستگاه جی پی اس علوم پایه به دست آمد. در مورد لایه ی یونسفر نیز‏، پارامتر تِک قائم و سپس نقشه های یونسفری تِک قائم تهیه شد. از طریق این نقشه ها انیمیشن سری زمانی دوبعدی تغییرات تِک تهیه شد. سپس سری زمانی میانگین تغییرات تِک برای آسمان منطقه ی زنجان هم تهیه شد که در مقایسه با سری زمانی به دست آمده از نقشه های جهانی‏، اختلافی حدود 2 تا 3 tecu‎ دیده می شود. بنابراین می توان از جی پی اس برای پایش تغییرات یونسفر با دقت بالاتر از مدل های جهانی در ایران استفاده کرد. در این پایان نامه همچنین بردار جابجایی نقطه ی زنجان نسبت به صفحه اوراسیا به دست آمد که معادل11/46 میلی متر در جهت شمال و 0/15 میلی متر در جهت شرق است.