[发明专利]一种基于映射误差建模的对流层延迟映射函数构建方法

说明书

本发明公开了一种基于映射误差建模的对流层延迟映射函数构建方法，适用于无线电测量，特别是干涉测量中对流层延迟修正。其方法为：首先观测前测站对流层延迟实测数据进行处理，提取观测仰角、对流层视向延迟，并通过仰角等于90°约束得到对流层天顶延迟实测值；其次，通过对流层天顶实测值和视向实测值得到映射函数的实测值；再次，通过测站位置信息、观测时间的年积日和观测仰角得到映射函数NMF模型值；最后，对映射函数模型值与实测值的偏差进行建模，得到映射函数误差模型，与映射函数经典模型叠加即可得到对流层延迟综合映射函数。本发明实现低仰角条件下的高精度对流层延迟修正。

技术领域：

本发明涉及一种基于映射误差建模的对流层延迟映射函数构建方法，属于空间无线电测量领域。

技术背景：

对流层延迟误差是空间无线电测量领域的重要误差源之一。在实时性要求较高的测量场景下，对流层延迟模型的精度将直接影响到无线电测量的观测量精度。比如在甚长基线干涉测量(VLBI)中，对流层延迟模型偏差将在最终观测量中引入系统差，从而影响探测器导航定轨性能。对流层延迟一般通过天顶延迟模型与映射函数的乘积进行建模，对流层延迟映射函数的作用是将天顶向延迟映射到视向延迟，基于此对无线电观测量进行介质修正。当前，对流层延迟模型在高仰角下修正效果较好，但在低仰角下呈现明显误差。这说明天顶延迟模型精度较高，而映射函数性能在低仰角条件下还需进一步改善。

发明内容：

本发明的目的在于基于对流层延迟的变化规律和映射函数模型，给出一种基于映射误差建模的对流层延迟映射函数构建方法，实现低仰角条件下的高精度对流层延迟修正。

本发明设计了基于测站实测对流层延迟数据进行实测天顶延迟估计、实测映射函数提取，并进一步得到相对经典对流层延迟映射函数的映射误差，对该映射误差进行建模，得到综合的对流层延迟函数，有效降低低仰角情况下对流层延迟模型偏差。本发明方法可广泛应用于无线电测量观测量介质环节，可有效改善介质误差影响。

本发明提供的一种基于映射误差建模的对流层延迟映射函数构建方法，首先观测前测站对流层延迟实测数据进行处理，提取观测仰角、对流层视向延迟，并通过仰角等于90°约束得到对流层天顶延迟实测值；其次，通过对流层天顶实测值和视向实测值得到映射函数的实测值；再次，通过测站位置信息、观测时间的年积日和观测仰角得到映射函数NMF模型值；最后，对映射函数模型值与实测值的偏差进行建模，得到映射函数误差模型，与映射函数经典模型叠加即可得到对流层延迟综合映射函数。

进一步地，所述步骤(1)中，对流层延迟实测数据包括观测时间、观测仰角和对流层视向延迟，以仰角等于90°为约束，提取对流层延迟值，即为对流层天顶延迟值，对筛选得到的实测值进行平均，即可得到天顶延迟实测值。

进一步地，所述步骤(1)中，利用公式(2)获取映射函数的实测值，

τ_Trop对流层视向延迟，τ_TropZTD为对流层天顶延迟，MF(el)为映射函数，el为观测仰角。

进一步地，所述步骤(3)中，根据第(1)步获取的观测仰角和观测时间信息，根据公式(3)计算对流层延迟映射函数模型值；

其中a，b，c，a_ht，b_ht和c_ht为映射函数参数。

进一步地，所述步骤(4)中，对第(2)、(3)步得到的映射函数实测值和模型值进行作差，得到映射偏差，通过观测仰角的三角函数对该映射偏差进行建模；

其中a₁和a₂为模型系数；利用对流层延迟映射函数偏差值对式(4)进行最小二乘处理，即可得到模型系数估计值。