[发明专利]GNSS大气探测数据中对流层延迟误差的消除方法

摘要

本发明公开了一种GNSS大气探测数据中对流层延迟误差的消除方法，其特征在于，融合GPT模型、UNB3m模型和经典对流层模型，所述经典对流层模型为Hopfield或Saastamoinen模型，包括如下步骤：以GPT模型计算测站的温度与气压；再以UNB3m模型计算测站的水气压；最后通过使用GMF映射函数（Global Mapping Function）计算站星视线方向的对流层延迟改正。本发明方法适用于缺少实测气象数据的情况，能够较精确的给出对流层延迟的先验值，可应用于GNSS定位、GNSS气象学等领域。

主权项

1.一种GNSS大气探测数据中对流层延迟误差的消除方法，其特征在于，融合GPT模型、UNB3m模型和经典对流层模型，所述经典对流层模型为Hopfield或Saastamoinen模型，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：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ECMWF中心三年的分析数据和EGM96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；m和n代表0至9的整数；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)]]>其中：P₀和T₀表示平均海平面的温度与气压值，doy表示年积日；最后根据测站高程进行梯度改正：P＝P₀[1-0.000226(H_大地-N)]^5.225    （3）其中：P和T表示测站位置的温度与气压值，H_大地-N表示测站高于海平面的高度，即测站的正常高；步骤二、以UNB3m模型计算测站的水气压首先查表1得到测站附近纬度的相对湿度年平均值和年变化幅度，线性内插得到测站所在纬度位置，然后以余弦函数计算某一年积日的相对湿度大小，余弦函数同公式（2）：表1UNB3m模型相对湿度的均值和振幅经验值最后通过相对湿度计算水气压，具体计算公式参考IERS2003：e=RH100·es·fw---(5)]]>e_s＝0.01exp(1.2378847×10^-5T²-1.9121316×10^-2T    (6)+33.93711047-6.3431645×10³T^-1)f_w＝1.00062+3.14×10^-6P+5.6×10^-7(T-273.15)²    （7）其中：e表示水气压，RH表示相对湿度，e_s表示饱和水气压，f_w表示缩放因子；步骤三、根据步骤一和二得到的经验气象参数，以经典对流层模型Hopfield或Saastamoinen分别计算天顶对流层延迟的干分量ZHD和湿分量ZWD改正，以Saastamoinen模型计算：ZHD＝0.002277P    （8）ZWD=0.002277(1255T+0.05)e---(9)]]>以Hopfield模型计算：ZHD＝77.64P/T    (10)ZWD=-12.96eT+371800eT2---(11)]]>步骤四、使用GMF映射函数（Global Mapping Function）计算站星视线方向的对流层延迟改正：m(ϵ)h=1+ah1+bh1+chsin(ϵ)+ahsin(ϵ)+bhsin(ϵ)+ch+(1sin(ϵ)-1+aht1+bht1+chtsin(ϵ)+ahtsin(ϵ)+bhtsin(ϵ)+cht)×H/1000---(12)]]>m(ϵ)w=1+aw1+bw1+cwsin(ϵ)+awsin(ϵ)+bwsin(ϵ)+cw---(13)]]>ΔT＝m(ε)_h·ZHD+m(ε)_w·ZWD    （14）其中：ε表示卫星高度角a,b,c表示模型中的球谐函数系数，H表示大地高，以米为单位，下标h对应干分量系数，下标ht对应干分量高程修正系数，下标w对应湿分量系数，ΔT表示站星视线方向的对流层延迟总量。