[发明专利]一种基于余弦函数的区域对流层湿延迟计算方法

说明书

本发明公开了一种基于余弦函数的区域对流层湿延迟计算方法，包括：1、采集目标区域中每个探空站点的探空数据、年积日和空间位置数据，根据采集到的探空数据计算每个探空站点的对流层湿延迟真值；2、建立对流层湿延迟余弦函数模型；3、将S1中获取的探空站点的对流层湿延迟真值、年积日、纬度值、海拔高度值代入对流层湿延迟余弦函数模型中，确定各项系数，得到目标区域内对流层湿延迟余弦函数模型；4、获取目标区域内待测地的纬度值、海拔高度值和年积日，根据目标区域内对流层湿延迟余弦函数模型得到待测地的对流层湿延迟计算值。该方法适用于无法获取探空数据的位置，且考虑了季节的影响，能够获取较为精确的对流层湿延迟。

技术领域

本发明涉及全球导航系统领域，特别是涉及一种根据待测地空间位置计算对流层湿延迟的方法。

背景技术

大气延迟误差主要包括由电离层折射产生的电离层延迟误差和由对流层折射产生的对流层延迟误差。地球大气的主要成分包括干空气、水汽以及各种微粒。约四分之三的大气和百分之九十九的水汽都集中在对流层中，因为地球重力的影响，大气在对流层垂直方向上呈现不均匀的分布，其密度大致随着高度增加而较少。当GNSS无线电信号传播通过对流层时，一方面信号的传播速度将产生变化，另一方面对流层将对电磁波产生非色散性折射，引起信号路径的改变，从而产生传播延迟。因为对流层折射率只与电磁波信号的传播速度有关，与其频率或波长是无关的，所以不能用解决电离层延迟误差的方法来消除或削弱对流层延迟。因此需要重点研究对流层延迟的修正精度。

GNSS电磁波信号经过对流层时，考虑到对流层中干空气和水汽的不同影响，通常将对流层折射产生的延迟分为对流层干延迟和对流层湿延迟(ZWD)。对流层干延迟也叫天顶静力学延迟，是由干燥大气引起的，不涉及水汽的影响，变化比较缓慢，所以比较容易掌握对流层干延迟的变化规律；相对地，对流层湿延迟是由大气水汽引起的，由于对流层的水汽含量分布无规律，变化速度快，过程较为复杂，对流层湿延迟是目前众多学者难以掌握的问题。目前有效提高对流层延迟精度的方法主要有外部修正法，参数估计法和模型改正法等。模型改正法对对流层干延迟估计精度可达90％以上，但对流层湿延迟只有20％左右的精度。对流层湿延迟模型的研究对GNSS导航定位有重要意义。一方面通过对流层湿延迟模型计算出的对流层湿延迟值可以直接用于一些伪距单点定位的应用中；另一方面，目前在采用的精密单点定位(PPP)解算中，可以将模型计算出的对流层湿延迟值作为初始值，将有效提高PPP算法收敛的速度，满足对收敛时间有要求的PPP。

发明内容

发明目的：本发明公开了一种利用待测地纬度和海拔计算对流层湿延迟的方法，该方法适用于无法获取探空数据的位置，且考虑了季节的影响，能够获取较为精确的对流层湿延迟。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种基于余弦函数的区域对流层湿延迟计算方法，包括：

S1：采集目标区域中每个探空站点的探空数据、年积日和空间位置数据，根据采集到的探空数据计算每个探空站点的对流层湿延迟真值T_ZWD；所述空间位置数据为纬度值、海拔高度值；

S2：建立对流层湿延迟余弦函数模型：

其中，C_ZWD为对流层湿延迟计算值，lat为纬度值，h₀为海拔高度值，doy为年积日，A,B,C和A′,B′,C′均为模型系数；

S3：将S1中获取的探空站点的对流层湿延迟真值、年积日、纬度值、海拔高度值代入对流层湿延迟余弦函数模型中，确定各项系数，得到目标区域内对流层湿延迟余弦函数模型；

S4：获取目标区域内待测地的纬度值、海拔高度值和年积日，根据S3确定的目标区域内对流层湿延迟余弦函数模型得到待测地的对流层湿延迟计算值。

所述步骤S1中计算第n个探空站点的对流层湿延迟真值T_ZWD,n的步骤包括：