一种基于精密单点定位技术的探空方法、装置和设备制造方法及图纸

本申请涉及一种基于精密单点定位技术的探空方法，包括：预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，获取原始观测数据，并建立第一预设模型；精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于改正数信息、第一预设模型和第二预设模型对卫星星历数据和原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据；对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。下投探空仪利用精密单点定位技术，实现上百公里外的超远探测区域的高精度高空风场探测，提高气象数据预报的准确性。本申请还涉及一种基于精密单点定位技术的探空装置和设备。设备。设备。

【技术实现步骤摘要】
一种基于精密单点定位技术的探空方法、装置和设备


[0001]本申请无线电探空领域，尤其涉及一种基于精密单点定位技术的探空方法、装置和设备。

技术介绍

[0002]目前，高空大气探测温度、湿度、气压、风速、风向等气象要素是气象、农业、军事等领域进行气象预报、监测、治理的重要基础。传统的探测方法只能获取本地较低边界层的数据，而采用有人机或无人机搭载气象探测设备的方式灵活、获取范围广泛、投放精准、测量位置精度高。卫星导航测风型探空仪是主流的一种选择，该探空仪测量准确性高、成本低。
[0003]高空探测技术需要较高的卫星导航定位精度，通常采用轨迹法，该方法根据随气流飘动的下投探空仪在空中运动的轨迹，测定出风向和风速，依据下投探空仪的位置信息采用卫星导航定位技术获取。为了提高卫星导航定位精度，通常采用差分定位技术，利用两个或多个接收机同步观测相同的卫星，利用误差对两个接收机影响的相似性，得到较高精度的定位结果。一般是将GNSS基准接收机安置在基准点上进行观测，根据已知基准点的精密坐标计算出位置坐标、距离或相位改正数，并由基准站或数据中心通过数据链实时将改正数据发送给另一个用户接收机，从而改正其定位结果，提高定位精度。由于基于有人机或无人机下投探空仪进行高空气象探测的过程中，投放点距离飞机起飞点水平距离上百公里或者上千公里，差分定位基准站与探空仪相距超过20km范围，位置解算精度降低较快。在探测任务半径较大时，一般超过20km，差分定位同样存在与传统的单点定位测量精度不足的问题。如何提供较高精度的卫星导航定位精度是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于精密单点定位技术的探空方法、装置和设备。
[0005]本申请解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种基于精密单点定位技术的探空方法，所述方法包括：
[0007]预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：
[0008]所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
[0009]所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
[0010]所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
[0011]第二方面，本申请提供一种基于精密单点定位技术的探空装置，所述装置包括：
[0012]第一单元，用于预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
[0013]第二单元，用于所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
[0014]第三单元，用于所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
[0015]第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述技术方案中任一项所述方法的步骤。
[0016]本申请的有益效果是：提出了一种基于精密单点定位技术的探空方法，包括搭载下投式探空仪的飞行器起飞前，对所述下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据，所述飞行器起飞后，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。本申请实现高精度的静态、动态定位，作业机动灵活，提高作业效率，节约用户成本。下投探空仪利用精密单点定位技术，加快精密单点定位模块的定位收敛速度，实现上百公里外的超远探测区域的高精度高空风场探测，提高气象数据预报的准确性。
[0017]本申请附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实践了解到。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本申请实施例一种基于精密单点定位技术的探空方法的流程示意图；
[0020]图2为本申请另一实施例一种基于精密单点定位技术的探空装置的模块示意图；
[0021]图3是本申请实施例中探空方法的流程的原理示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本申请保护的范围。
[0023]现在通常将GNSS基准接收机安置在基准点上进行观测，根据已知基准点的精密坐标计算出位置坐标、距离或相位改正数，并由基准站或数据中心通过数据链实时将改正数据发送给另一个用户接收机，从而改正其定位结果，提高定位精度。由于基于有人机或无人机下投探空仪进行高空气象探测的过程中，投放点距离飞机起飞点水平距离约上百公里或者上千公里，差分定位基准站与探空仪相距超过20km范围，传统的单点定位精度和差分定位精度降低较快，定位结果受卫星星历误差、卫星钟误差及大气延迟的影响较大，位置解算精度不高。1997年，美国喷气推进实验室(JPL)的研究人员首先提出了“非差精密单点定位方法”，Heroux等人针对非差精密单点定位方法进行了研究，并且处理长时间静态观测数据的结果精度达到厘米级。随着IGS的服务产品和对系统误差处理技术的发展，为基于精密单点定位技术的探空方法提供了技术支撑。改变了只能使用双差相位定位才能达到高精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，所述方法包括：预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。2.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型，具体包括：利用卫星播发的精密轨道和钟差实时改正等卫星星历数据，以及下投式探空仪卫星接收机模块采集的非差载波相位观测数据和非差伪距观测数据，建立非差伪距观测模型和非差载波相位观测模型：差载波相位观测模型：其中，s是卫星标识，k是接收机标识，φ是载波相位观测值，λ是波长，f是信号频率，C是真空中光速，ρ是非差码伪距观测值，R是卫地几何距离，T是信号路径上的对流层延迟，η＝40.28TEC，TEC是信号传播路径上的总电子含量，0是卫星轨道误差，t是潮汐效应，dt是接收机钟差，dT是卫星钟差，r是相对论效应，m是载波相位多路径效应，ε是观测噪声。预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；具体包括：采用预先注入的方式，传输到下投式探空仪中的精密单点定位模块内；传输的方式可以采用无线传输，或有线传输的方式。3.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取卫星改正数，对星历和原始观测量进行误差修正，获取精密定位数据，完成连续精密定位，具体包括：所述精密单点定位模块通过无线电信号直接获取导航卫星广播的改正数；通过对模型进行参数改正的方法获取高精度的定位结果；下投探空仪内置的精密单点定位模块在精密定位修正过程中的改正项包括卫星钟差改正、轨道改正、对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正，相对论效应改正等各种误差的改正。4.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的对流层延迟误差修正，具体包括：对流层延迟是指电磁波信号在通过高度为50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟；
基于对流层天顶延迟和投影函数，引入对流层天顶待估参数，采用对流层延迟误差改正模型进行修正，以减少对流层延迟误差；其中，Z
k
是对流层天顶延迟，是对流层天顶延迟换算到信号路径上延迟的投影函数，是卫星相对接收机的高度角。5.根据权利要求1所述的基于精密单点定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹晓亮，赵金贤，陈书驰，郭飞，鱼蒙，郭振杰，黄晓杰，彭文武，张亚乾，武云东，
申请(专利权)人：航天新气象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：