[发明专利]一种基于实测气象参数的对流层天顶延迟改正方法

说明书

技术领域

本发明涉及全球导航系统领域，特别涉及是一种GNSS全球与区域对流层延迟改正的计算方法。

背景技术

对流层折射延迟是全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,简称GNSS)导航和定位的主要误差源之一，其对电磁波信号产生的影响是非色散的折射，即折射率与电磁波的频率或波长无关，只与传播速度有关。由于对流层折射的影响，在天顶方向可使电磁波的传播路径差达到2.3m；当卫星高度角为10°时可达20m。因此这种影响在全球卫星导航系统导航和定位中必须予以消除或削弱。

由于影响对流层的因素很多且带有较大的随意性，特别是天顶湿延迟的不规则性较强，而我们对其变化规律尚未完全搞清楚，从而使对流层延迟中产生了很多不规则变化。而且，对流层在建模的时候做了很多简化和假设，利用Saastamoinen模型得到的对流层天顶延迟(ZTD)的精度一般只有厘米至分米，不能满足实际精密工程测量和导航定位的需要。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于实测气象参数的对流程延迟改正方法，用于解决现有的方法得到的对流层天顶延迟精度差的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于实测气象参数的对流层天顶延迟改正方法，包括顺序执行的以下步骤：

步骤1、利用BP神经网络建立以用户位置处的大气压P₀、水汽压e₀、温度T₀、用户的纬度用户的高度h以及Saastamoinen模型的对流层天顶延迟ZTD_SAAS组成的输入量与以Saastamoinen模型所计算的对流层天顶延迟的残差RES_BPNN所形成的输出量之间的非线性关系；BP神经网络的输入端与输出端之间设置有隐含层，隐含层中的通常设置为双隐含层且每个隐含层的节点为3个；

步骤2、选择IGS(国际GNSS服务组织)提供的历史对流层天顶延迟数据以及相应的大气压P₀、水汽压e₀、温度T₀、用户的纬度用户的高度h用于训练步骤1中建立的BP神经网络，为了提高准确性，上述历史数据需至少为期一年；这里对流层天顶延迟ZTD_SAAS和实测气象参数即大气压P₀、水汽压e₀、温度T₀可以分别在以下两个网址下载获得：

ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/products/troposphere/zpd/；

ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/data/daily/；

步骤3、以待求用户所在位置对应的大气压P₀、水汽压e₀、温度T₀、用户的纬度和用户的高度h代入下式计算Saastamoinen模型的对流层天顶延迟ZTD_SAAS

步骤4、利用待求用户所在位置对应的大气压P₀、水汽压e₀、温度T₀、用户的纬度用户的高度h以及步骤3中计算出来的Saastamoinen模型的对流层天顶延迟ZTD_SAAS，代入步骤2中已经训练完毕的BP神经网络并来计算待求用户位置的Saastamonien模型所计算的对流层天顶延迟的残差RES_BPNN；

步骤5、对Saastamonien模型进行误差补偿，即利用步骤4中计算出来的待求用户位置的Saastamonien模型所计算的对流层天顶延迟的残差RES_BPNN补偿步骤3中的Saastamoinen模型的对流层天顶延迟ZTD_SAAS获得本发明的ISAAS模型计算的待求用户位置的对流程天顶延迟的为ZTD_ISAAS＝ZTD_SAAS+RES_BPNN。

有益效果：

本发明选用合理输入输出参数建立BP神经网络，并用历史数据对其进行训练，使得利用本发明计算出的对流层天顶延迟要比Saastamonien模型的精度提高大约12.4％。因此，对于一定区域的对流层，可以利用本发明提出的方法计算其延迟数值。