[发明专利]融合地基GNSS水平梯度的空基掩星大气反演系统构建方法

权利要求书

1.一种融合地基GNSS水平梯度的空基掩星大气反演系统构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于ERA5大气再分析资料的水平梯度特性进行建模分析，得到大气水平梯度的时空变化特性；估计地基GNSS大气水平梯度参数；基于克里金插值方法进行大气水平梯度格网建模；

利用传统掩星反演方法求得总的大气弯曲角、碰撞参数及掩星切点，同时采用传统方法确定大气折射率；对ERA5利用射线追踪的方法求解大气弯曲角和大气折射率，对比分析采用球对称假设的方式确定的大气弯曲角和大气折射率，研究球对称假设对掩星反演的误差影响的规律；确定最优的球基掩星反演方法，在完成总弯曲角计算后，利用Abel变换求解大气折射率；对融合先验梯度信息的Abel逆变换大气反演方法采用模拟的新的空基掩星事件对其进行精度验证，若精度验证不合格则重新仿真空基掩星实验，融合新的先验梯度信息，寻求最优的融合先验信息的球基掩星反演方法，直到精度验证合格，最终确定最佳的融合先验信息的球基掩星反演方法。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用GNSS相位和振幅观测值进行信号弯曲角计算过程中，首先利用大气梯度模型对大气折射中心进行修正，使得局部大气在修正的大气折射中心和掩星切点连线两侧大致符合大气球对称假设，从而利用传统掩星反演方法求得总的大气弯曲角、碰撞参数及掩星切点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过在大气弯曲角积分公式中添加大气水平梯度信息，推导包含该先验信息的Abel逆变换公式，得到融合先验梯度信息的大气折射率计算公式。

4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，基于ERA5大气再分析资料的水平梯度特性进行建模分析的具体分析方法为：对ERA5利用ray-tracing方法求解测站上空不同观测高度角和方位角的斜路径大气延迟和测站天顶总延迟，对包含梯度模型、斜路径延迟和天顶延迟的方程利用最小二乘求解一阶梯度参数；对忽略高阶梯度参数的一阶梯度模型的精度进行分析，在该一阶梯度基础上考虑引入高阶梯度参数模型，比对一阶梯度模型和高阶模型的精度以及其在不同天气和地形条件下的适用性；利用确定的最佳大气水平梯度模型分析在不同地形和天气条件下，大气水平梯度的时空变化特性。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，估计地基GNSS大气水平梯度参数的具体过程为：对现有的GNSS数据处理软件中的大气梯度模型进行修改；基于区域CORS网，采用选定的最佳时间分辨率对该区域测站上空的大气梯度参数进行估计；研究直接计算北斗GEO卫星大气斜路径延迟的方法，同ERA5计算的结果进行比对，分析GEO卫星的观测特点在反演斜路径延迟上具有的优势；利用大气再分析资料求得区域大气梯度参数作为参考值，对不同数据处理策略解算的大气梯度参数的精度差异进行综合分析，确定基于地基GNSS反演大气水平梯度的最优方法。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，利用基于GNSS反演的大气梯度参数值建立梯度参数的格网模型，利用未参与建模的GNSS测站反演的大气梯度值验证格网模型的精度，如果精度验证不合格，则重新选取合适的数据处理策略，重复估计地基GNSS大气水平梯度参数中，确定最优的地基GNSS反演大气水平梯度的方法，直到精度验证合格，最终确定最佳的GNSS水平梯度反演及建模的方法。