天頂對流層延遲建模方法、裝置及測量方法、裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天頂對流層延遲建模方法、裝置及 測量方法、裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System, GNSS)是指米 用導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的電磁波對地球上物體進行定位、導(dǎo)航與授時的系統(tǒng)。GNSS衛(wèi)星的高度為 2~4萬千米，用戶接收其發(fā)射的電磁波，通過碼測量值與載波相位觀測值進行定位。GNSS 衛(wèi)星發(fā)射的信號在經(jīng)過大氣時，速度將發(fā)生變化，傳播路徑也發(fā)生彎曲，稱之為大氣延遲誤 差。在GNSS測量定位中，一般只考慮信號傳播速度的變化，因為傳播路徑的彎曲比較小，可 以忽略不計。大氣延遲誤差主要包括電離層延遲誤差和對流層延遲誤差，其中電離層延遲 誤差與信號的傳播頻率有關(guān)，可以采用雙頻無電離層組合消除一階項。對流層是指地面以 上約IOkm處的大氣，其包含了大氣中90%的水汽。GNSS信號在穿過對流層時，速度發(fā)生變 化，從而引起信號傳播的延遲，在天頂方向的延遲量約2m。對流層延遲分為干延遲和濕延遲 兩種類型，其中干延遲占總延遲量的90%，其與氣溫、氣壓相關(guān)，易于建模；而占總延遲量 10%的濕延遲與水汽變化相關(guān)，難以精確建模。對流層延遲誤差對GNSS定位有顯著影響， 尤其是在精密定位中需要予以考慮。
[0003] 在GNSS導(dǎo)航定位過程中，對流層延遲誤差通常有以下三種處理方法：（1)參數(shù)估 計方法，即，將對流層延遲作為未知參數(shù)解算；（2)實測數(shù)據(jù)方法，即，通過實測氣溫、氣壓 等數(shù)據(jù)計算延遲量；（3)建立經(jīng)驗改正模型。
[0004] 對流層天頂延遲量的經(jīng)驗改正模型主要包括以下幾種：（1)根據(jù)氣象數(shù)據(jù)，由 Saastamoinen、Hopfield、Black模型計算天頂延遲量。其中，氣象數(shù)據(jù)可以通過氣象 儀實測氣溫、氣壓、水汽壓等獲取，也可以通過經(jīng)驗氣象模型獲取，常用的經(jīng)驗氣象模型 包括 GPT (Global Pressure&Temperature)、GPT2 (Global Pressure&Temperature 2)、 GPT2w(Global Pressure&Temperature2wet)等模型，精度可達約 4cm。（2)EGN0S、UNB3 等 模型，分別針對歐洲、北美區(qū)域，根據(jù)大氣參數(shù)表計算GNSS測站的氣溫，從而計算相應(yīng)的對 流層天頂延遲量。（3) VMFl (Vienna Mapping Function 1)、UNBvmf模型，其根據(jù)數(shù)值氣象 模型（Numerical Weather Model，NWM)計算，提供6h時間采樣率的全球格網(wǎng)數(shù)據(jù)，精度約 為2cm，這兩個模型的缺點是需要實時下載其產(chǎn)品。（4) IGGtrop、GZTD、SHAO模型，它們的特 點是無需氣象數(shù)據(jù)，對流層天頂延遲量直接建模。
[0005] 現(xiàn)有的對流層天頂延遲經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，雖然已經(jīng)能夠很好地對GNSS導(dǎo)航定位過程中 的對流層天頂延遲進行較好的改正，但是還存在以下缺點：（1)基于氣象數(shù)據(jù)計算的對流 層天頂延遲量建模沒有充分利用GNSS解算的天頂延遲數(shù)據(jù)；（2)現(xiàn)有模型普遍采用球諧函 數(shù)或按照煒度劃分的大氣參數(shù)表，在小區(qū)域適用性不夠好，只有VMFl模型利用格網(wǎng)函數(shù)， 但是VMFl函數(shù)的使用太過復(fù)雜；（3)現(xiàn)有模型沒有專門適用于中國大陸區(qū)域?qū)α鲗犹祉斞?遲的改正模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明一方面提供一種適用于中國大陸區(qū)域的天頂對 流層延遲建模方法，以提升中國區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的整體服務(wù)水平。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種天頂對流層延遲建模方法，該方法包 括以下步驟：
[0008] 步驟S11，獲取分布在中國大陸區(qū)域的陸態(tài)網(wǎng)GNSS測站分別實測的對流層天頂延 遲量；
[0009] 步驟S12,建立高程改正模型：
[0010] 計算各所述GNSS測站對應(yīng)的對流層天頂延遲量的單日值ZTDh(doy)和年均值 ZTDh，并根據(jù)所述年均值ZTDh和式（1)擬合得到各所述GNSS測站對應(yīng)的高程改正系數(shù)β 和歸化到地球橢球面上的年均延遲量ZTDtl，然后根據(jù)各GNSS測站對應(yīng)的所述高程改正系數(shù) β，由式（Γ)將各GNSS測站對應(yīng)的單日值ZTD h(doy)改正到地球橢球面上，以獲得高程改 正后的單日延遲量ZTDci (doy):
[0011] ZTDh= ZTD0Xeph (1)，
[0012] ZTDh(doy) = ZTD0(doy) Xeeh 0- )
[0013] 在式（1)中，e為自然常數(shù)，h表示各所述GNSS測站的實際高程，其中，β隨著煒 度范圍不同而不同，在式（Γ中），doy表示年積日；
[0014] 步驟S13,建立周期改正模型：
[0015] 根據(jù)各所述GNSS測站對應(yīng)的所述高程改正后的單日延遲量ZTDtl(Cb y)和式（2)擬 合得到各所述GNSS測站對應(yīng)的周期常數(shù)項Atl、年周期項的振幅與初始相位&和d i、以及半 年周期項的振幅與初始相位A2、d2:
【主權(quán)項】
1. 一種天頂對流層延遲建模方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟S11，獲取分布在中國大陸區(qū)域的陸態(tài)網(wǎng)GNSS測站分別實測的對流層天頂延遲 量； 步驟S12,建立高程改正模型： 計算各所述GNSS測站對應(yīng)的對流層天頂延遲量的單日值ZTDh (doy)和年均值ZTDh，并 根據(jù)所述年均值ZTDh和式（1)擬合得到各所述GNSS測站對應(yīng)的高程改正系數(shù)0和歸化 到地球橢球面上的年均延遲量ZT%，然后根據(jù)各GNSS測站對應(yīng)的所述高程改正系數(shù)0，由 式（1'）將各GNSS測站對應(yīng)的單日值ZTDh(doy)改正到地球橢球面上，以獲得高程改正后 的單日延遲量ZTDQ(doy): ZTDh=ZTDoXe^ (1)， ZTDh(doy) =ZTD〇(doy)XePh (1，） 在式⑴中，e為自然常數(shù)，h表示各所述GNSS測站的實際高程，其中，0隨著煒度范 圍不同而不同，在式（1'）中，doy表示年積日； 步驟S13,建立周期改正模型： 根據(jù)各所述GNSS測站對應(yīng)的所述高程改正后的單日延遲量ZT% (doy)和式（2)擬合 得到各所述GNSS測站對應(yīng)的周期常數(shù)項&、年周期項的振幅與初始相位&和di、以及半年 周期項的振幅與初始相位A2、d2:
以及 步驟S14,建立基于中國大陸區(qū)域的經(jīng)煒度格網(wǎng)函數(shù)