Author name:
فايز هلال صالح الزيادي
Supervisor name:
ضياء عزيز بلال
Abstract:
عندما تنتقل الموجات الراديوية خلال الغلاف الجوي الارضي المتعادل , فان الاشارات الراديوية تتاثر بتغير معامل انكساره بصورة واضحة , والذي يتسبب بصورة ابتدائية في تاخير وصولها , وفي العادة هذا يشير الى التاخير الناتج من التروبوسفير . ان نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو عبارة عن الملاحة الراديوية الفضائية .ان المستلم في نظام (GPS) يقوم بتزويد معلومات الموقع والوقت الدقيقين ولعدد غير محدد من المستعملين وفي كل الظروف الجوية , نهارا وليلا في اي مكان في العالم . ان (GPS) يستخدم ثلاثة ترددات والتي هي (L1 = 1.57542 GHz) , (L2 = 1.22760 GHz) و(L3 = 1.38105 GHz) . ان الهواء الجاف , بخار الماء , الجسيمات الجوية المائية والجسيمات الاخرى (التراب , الغبار والعوالق الجوية) في الغلاف الجوي تسبب تاخير في انتقال الموجات الراديوية .هذه التاخيرات يجب ان تكون موصوفة بدقة من اجل الحصول على الدقة الاعلى في المسح الارضي والتحسس النائي باستعمال اشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) . يركز الجزء العملي بصورة رئيسية على كيفية توضيح ونمذجة تاثيرات المكونات الجوية مثل الجليد , بخار الماء , الاوكسجين , الغيوم , المطر والثلج على ترددات (GPS) (L1 , L2 وL3) . النتائج توضح ان الجزء الحقيقي والجزء الخيالي لمعامل الانكسار المعقد للجليد يتزايد مع الزيادة في درجات الحرارة اما للماء فانها تنخفض مع الزيادة في درجة الحرارة , لكن بصورة عامة فان معامل الانكسار المعقد للماء يكون اعلى منه للجليد . كذلك فان قيم التوهين الناتجة عن قطيرات الغيمة النقية بواسطة رايلي هي اكبر من قيمها الناتجة عن قطرات المطر النقية بواسطة مي للترددات الثلاثة , وهذه القيم تتناقص مع الزيادة في درجة الحرارة وتزداد مع الزيادة في التردد . ان لكل من طيف بخار الماء والاوكسجين منطقتين تمتلكان اعلى قيم للتوهين (ان لكل من طيف بخار الماء والاوكسجين منطقتين تمتلكان اعلى قيم للتوهين ( GHz183 ,GHz 325 لبخار الماء وGHz 60 , GHz 118 للاوكسجين ) . ان تغير الطور التفاوتي (∅∆) في حالة المطر يحصل بواسطة قطرة المطر المفلطحة والتي لها محورين مختلفين وبسبب الاختلاف في تركيز قطرات المطر , ايضا فان (∅∆) لا تعتمد على درجات الحرارة لكنها تزداد مع زيادة التردد حيث تكون قيم (∅∆) deg/km 6 لـ (L1) , deg/km 5 لـ (L2) وdeg/km 5.4 لـ (L3) . بالاضافة الى اعتماد التوهين التفاوتي (∆A) في حالة المطر على شكل قطرة المطر وتركيز القطرات فانه يعتمد على درجة الحرارة والتردد . ان (∅∆) في حالة الثلج تحصل بواسطة الشكل غير المنتظم لجسيم الثلج وتعتمد على درجات الحرارة والتردد . ان (A∆) في حالة الثلج تمتلك قيم واطئة جدا في درجات الحرارة المختلفة والترددات المختلفة | When radio waves propagate through the earth’s neutral atmosphere, the radio signals are affected significantly by the variability of its refractive index, which causes primarily in the delay of the arrival, usually referred to as the tropospheric delay . The Global Positioning System (GPS) is a space - based radio navigation . The GPS system receiver provides exact location and time information for an unlimited number of users in all weather conditions, day and night, anywhere in the world. The GPS uses three frequencies that are (L1 = 1.57542 GHz , L2 = 1.22760 GHz and L3 = 1.38105 GHz) . Dry air, water vapor, hydrometeors and other particulates (sand, dust and aerosols) in the atmosphere introduce radio waves propagation delays. These delays must be properly characterized to achieve the highest accuracy in surveying and atmospheric sensing using Global Positioning System (GPS) signals . This work mainly focuses on the illustration of a model showing the effects of the atmospheric constituents such as ice and snow, water vapor , oxygen , clouds , rain on the GPS frequencies (L1 , L2 and L3) .The results show that the real and imaginary parts of complex refractive index for ice increase with the increase of the temperature and for water decrease with the increase of the temperature , but generally , the complex refractive index of water is higher than that of ice . Also , the attenuation values that are induced by pure cloud droplets by Rayleigh are higher than the attenuation values that are induced by pure water drops by Mie for the three frequencies , and these values decrease with the increase of the temperature and increase with the increase of the frequency . Each of water vapor and oxygen molecules have a small effect on radio waves in troposphere . The differential phase shift (∆∅) in case of rain is caused by the oblate rain drop that is has two different axes ,and because of the difference of the concentration of rain drops, also (∆∅) doesn't depend on the temperature but increase with the increase of the frequency where the values of (∆∅) are 6 deg/km for L1 , 5 deg/km for L2 and 5.4 deg/km for L3 . In case of rain , the differential attenuation (∆A) in addition to depend on the shape and the concentration of drops , it depends on the temperature and the frequency . In case of snow , the (∆∅) caused by the irregular shape of snow particle and depends on the temperature and the frequency . The (∆A) in case of snow has very low values in different temperatures and frequencies
