[发明专利]GNSS大气探测数据中对流层延迟误差的消除方法

说明书

技术领域

本发明属于GNSS大气探测技术，GNSS技术为大气探测提供了一个强有力的工具，其具有无校准、全天候、精度高、垂直分辨率高、全球均匀覆盖等特点；特别涉及精确确定GNSS大气探测的对流层延迟误差的消除方法。 

背景技术

利用GNSS技术获取地球大气温、压、湿等相关参数。在GNSS观测值中，电磁信号穿过大气层产生的延迟是主要误差源之一，简称大气误差。在GNSS各种误差中,包括卫星钟差、接收机钟差、大气延迟等误差；其中GNSS大气误差主要包括对流层延迟和电离层延迟两部分。其中，电离层延迟与电磁信号的传播频率相关，采用双频无电离层组合观测值的方法可以消除95%的电离层延迟误差。对流层延迟比电离层延迟情况更加复杂，观测值组合法不适用于对流层延迟改正。因此，在GNSS非差以及长基线的差分数据处理中，必须采用合适的模型改正对流层延迟，或者将其视为未知数做参数估计。 

为有效消除对流层延迟对GNSS高精度数据处理的影响，国内外学者很早就开始针对对流层延迟改正展开研究，提出如Hopfield和Saastamoinen等经验模型。近年来，根据长期观测的气象数据，一些新的对流层延迟经验模型相继被提出，如欧洲的EGNOS模型和北美的UNB3m模型等。1998年，IGS中心对流层研究工作组（IGSTWG）成立，将对流层延迟纳入研究内容之中。目前，IGS分析中心提供全球300多个跟踪站的对流层延迟值，内容包括天顶对流层延迟、N方向水平梯度延迟、E方向水平梯度延迟以及各延迟分量的中误差等。 

Hopfield和Saastamoinen模型需要测站位置的气象参数，但是一般测站不具备实测气象参数的条件，如果使用标准气象参数替代会降低模型的精度；EGNOS和UNB3m模型的适用范围小，全球范围内的模型精度不均匀；参数估计对流层延迟的方法受其他待估参数影响，精度与时效性难以同时保证，如CODE中心提供的高精度对流层延迟数据有五天的滞后时间。 

发明内容

针对现有的快速准确得到GNSS对流层延迟技术存在的不足，本发明提出了一种融合了GPT模型、UNB3m模型和经典对流层模型Hopfield或Saastamoinen模型的新的全球对流层延迟模型，有效提高模型方法确定对流层延迟的精度且适用于全球范围。 

本发明采用以下技术方案：GNSS大气探测数据中对流层延迟误差的消除方法，包括如下步骤： 

步骤一、以GPT模型计算测站的温度与气压 

GPT模型的输入参数为：对GNSS大气探测数据测量的测站经度、测站纬度、大地高和年积日，GPT模型的输出值为：温度、气压和高程异常，所述高程异常为大地高与正常高的差； 

首先以9阶9次球谐函数求出测站位置温度与气压的年平均值a₀、年变化幅度A和高程异常N： 

其中：P_nm表示勒让德多项式；A_nm和B_nm表示球谐函数的系数，通过专家天气图ECMWF中心三年的分析数据和重力模型EGM96重力模型（静态重力模型）数据以最小二乘的方法解算得到；和λ表示测站的纬度和经度； 

然后在年平均值和年变化幅度的基础上，以余弦函数的形式求出具体某一年积日的温度与气压值。 

P0T0=a0+A·cos(doy-28365.252π)---(2)]]>