[發明專利]一種顧及對流層殘余延遲的GNSS隨機模型建立方法

有效

• 申請號: 202010125036.8
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111273320B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 于先文;趙剛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07;G01S19/40
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明公開了一種顧及對流層殘余延遲的GNSS隨機模型建立方法，屬于衛星導航定位領域。通過衛星高度角與天頂對流層厚度計算出衛星信號在對流層中的傳播距離，進而給出天頂映射函數來計算對流層殘余延遲量，隨后將對流層殘余延遲納入隨機模型中給出計算衛星觀測值方差的方法，有效反映了未建模誤差的特性，可以提高精密單點定位的精度和可靠性。具體包括以下步驟：(1)根據測站位置確定其天頂方向的對流層厚度H，并獲取衛星高度角E；(2)計算衛星在對流層中的傳播距離S；(3)計算天頂映射函數的具體取值k；(4)確定對流層殘余延遲量；(5)根據對流層殘余延遲確定衛星的方差。

技術領域

本發明屬于衛星導航定位領域，涉及衛星定位精度的問題，主要解決衛星觀測值中的對流層殘余延遲量對定位精度影響的合理削弱問題。

背景技術

精密單點定位(PPP)集成了標準單點定位和相對定位的技術優點，實現了厘米級甚至毫米級的定位精度，已被廣泛應用于諸多領域。由于衛星的解算精度與隨機模型具有嚴密的數學關系，對觀測量確定合理的隨機模型，可有效降低各種系統殘余誤差的影響，提高定位的精度。

常用的隨機模型主要有等權模型、高度角定權模型、信噪比定權模型、驗后方差模型等。等權模型認為同類觀測值(載波或偽距)的方差是相等的，并且彼此間相互獨立，但是由于衛星觀測量受誤差源的影響，不同衛星的觀測值精度是不同的，當定位環境及信號強度變化較大時，不能滿足精密加權定位的要求，因此等權模型不符合實際。驗后方差模型根據經驗模型給定觀測值方差，通過平差后得到的一些信息，來估計各類觀測值的方差和協方差，雖然驗后方差模型能明顯提高解算精度，但是加劇了數據處理的計算量，尤其在實時數據處理中幾乎不可能，不利于衛星定位的實時解算。目前，PPP中最常用的定權模型多基于衛星高度角和信噪比的隨機模型。基于衛星高度角的隨機模型認為衛星高度角越大，觀測值質量越好，則相應衛星觀測值精度越高，通常是構造一個隨衛星高度角單調遞增的函數對觀測值的方差進行估計。基于信噪比的隨機模型認為信噪比越大，信號質量越好，觀測值精度越高。然而高度角模型和信噪比模型均是經驗模型，對模型的構建沒有給出具體的數學或物理方面的依據，其可靠程度取決于數據的質量，因此很難客觀地反映未建模誤差的特性。

衛星信號傳播過程中，高度角不同的衛星受到大氣延遲誤差的影響也不同，高度角低的衛星往往具有更大的大氣層延遲誤差，其觀測值精度也較低。在精密單點定位中，采用雙頻消電離層組合有效消除了電離層延遲，對流層延遲誤差采用模型改正后還存在大量的殘余誤差，成為影響衛星定位精度的主要因素。因此，將對流層殘余延遲考慮在隨機模型中，建立一個綜合考慮對流層殘余延遲和偶然誤差的隨機模型對于提高精密單點定位的精度具有重要意義。

發明內容

在精密單點定位的觀測值中還存在大量的對流層殘余延遲，現有的隨機模型難以準確反映對流層殘余延遲對觀測值精度的影響，嚴重制約了精密單點定位精度的提高。針對現有技術的不足，本發明提供一種顧及對流層殘余延遲的GNSS隨機模型建立方法用于解決精密單點定位中現有隨機模型難以反映對流層殘余延遲影響觀測值精度問題。為達此目的：

本發明提供一種顧及對流層殘余延遲的GNSS隨機模型建立方法，具體包括以下步驟，其特征在于：

步驟一，根據測站位置確定天頂方向的對流層厚度H，并獲取衛星高度角E；

步驟二，計算衛星在對流層中的傳播距離S；

步驟三，計算天頂映射函數的具體取值k；

步驟四，確定對流層殘余延遲量Δ；

步驟五，根據對流層殘余延遲確定衛星的方差。

作為本發明進一步改進，在步驟一中，衛星高度角E根據衛星坐標及測站坐標計算得來；天頂方向對流層厚度H的取值根據測站的緯度確定，其計算公式為

式中，H的單位為km，表示緯度的值，[·]表示取整函數。