[發明專利]一種基于拋物線的區域對流層濕延遲計算方法

有效

• 申請號: 202010116479.0
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111273318B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 胡伍生;李小翠;聶檄晨;嚴宇翔;張志偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

本發明公開了一種基于拋物線的區域對流層濕延遲計算方法，包括：1、采集目標區域中每個探空站點的探空數據、年積日和空間位置數據，根據采集到的探空數據計算每個探空站點的對流層濕延遲真值；2、建立對流層濕延遲拋物線函數模型；3、將步驟1中獲取的探空站點的對流層濕延遲真值、年積日、緯度值、海拔高度值代入對流層濕延遲拋物線函數模型中，確定各項系數，得到目標區域內對流層濕延遲拋物線函數模型；4、獲取目標區域內待測地的緯度值、海拔高度值和年積日，根據目標區域內對流層濕延遲拋物線函數模型得到待測地的對流層濕延遲計算值。該方法適用于無法獲取探空數據的位置，且考慮了季節的影響，能夠獲取較為精確的對流層濕延遲。

技術領域

本發明涉及全球導航系統領域，特別是涉及一種根據待測地空間位置計算對流層濕延遲的方法。

背景技術

大氣延遲誤差主要包括由電離層折射產生的電離層延遲誤差和由對流層折射產生的對流層延遲誤差。地球大氣的主要成分包括干空氣、水汽以及各種微粒。約四分之三的大氣和百分之九十九的水汽都集中在對流層中，因為地球重力的影響，大氣在對流層垂直方向上呈現不均勻的分布，其密度大致隨著高度增加而較少。當GNSS無線電信號傳播通過對流層時，一方面信號的傳播速度將產生變化，另一方面對流層將對電磁波產生非色散性折射，引起信號路徑的改變，從而產生傳播延遲。因為對流層折射率只與電磁波信號的傳播速度有關，與其頻率或波長是無關的，所以不能用解決電離層延遲誤差的方法來消除或削弱對流層延遲。因此需要重點研究對流層延遲的修正精度。

GNSS電磁波信號經過對流層時，考慮到對流層中干空氣和水汽的不同影響，通常將對流層折射產生的延遲分為對流層干延遲和對流層濕延遲(ZWD)。對流層干延遲也叫天頂靜力學延遲，是由干燥大氣引起的，不涉及水汽的影響，變化比較緩慢，所以比較容易掌握對流層干延遲的變化規律；相對地，對流層濕延遲是由大氣水汽引起的，由于對流層的水汽含量分布無規律，變化速度快，過程較為復雜，對流層濕延遲是目前眾多學者難以掌握的問題。目前有效提高對流層延遲精度的方法主要有外部修正法，參數估計法和模型改正法等。模型改正法對對流層干延遲估計精度可達90％以上，但對流層濕延遲只有20％左右的精度。對流層濕延遲模型的研究對GNSS導航定位有重要意義。一方面通過對流層濕延遲模型計算出的對流層濕延遲值可以直接用于一些偽距單點定位的應用中；另一方面，目前在采用的精密單點定位(PPP)解算中，可以將模型計算出的對流層濕延遲值作為初始值，將有效提高PPP算法收斂的速度，滿足對收斂時間有要求的PPP。

發明內容

發明目的：本發明公開了一種利用待測地緯度和海拔計算對流層濕延遲的方法，該方法適用于無法獲取探空數據的位置，且考慮了季節的影響，能夠獲取較為精確的對流層濕延遲。

技術方案：本發明采用如下技術方案：

一種基于拋物線的區域對流層濕延遲計算方法，包括：

S1：采集目標區域中每個探空站點的探空數據、年積日和空間位置數據，根據采集到的探空數據計算每個探空站點的對流層濕延遲真值T_ZWD；所述空間位置數據為緯度值、海拔高度值；

S2：建立對流層濕延遲拋物線函數模型：

其中，Q_ZWD為對流層濕延遲計算值，lat為緯度值，h₀為海拔高度值，doy為年積日，A,B,C和A′,B′,C′均為模型系數；

S3：將S1中獲取的探空站點的對流層濕延遲真值、年積日、緯度值、海拔高度值代入對流層濕延遲拋物線函數模型中，確定各項系數，得到目標區域內對流層濕延遲拋物線函數模型；

S4：獲取目標區域內待測地的緯度值、海拔高度值和年積日，根據S3確定的目標區域內對流層濕延遲拋物線函數模型得到待測地的對流層濕延遲計算值。

所述步驟S1中計算第n個探空站點的對流層濕延遲真值T_ZWD,n的步驟包括：