一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法技术

本发明专利技术公开了一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法，该方法的主要特征是采用球谐函数构建区域ZTD（天顶对流层延迟）模型，再引入小区域精细格网模型来监测局部区域或小范围ZTD突变，最后以已有的密集北斗站ZTD值为基准，评估生成的区域ZTD模型的精度信息。本发明专利技术与全球模型相比，在局部区域的精度有明显的提高，且具有区域ZTD模型的精度标识信息，用户使用更加方便、可靠。可靠。可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法


[0001]本专利技术属于卫星导航定位
，具体涉及一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法。

技术介绍

[0002]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。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。
[0003]现有的对流层天顶延迟处理方法，虽然已经能够很好地对GNSS导航定位过程中的对流层天顶延迟进行较好的改正，但是还存在以下缺点，基于气象数据计算的对流层天顶延迟量建模没有充分利用GNSS解算的天顶延迟数据；现有模型普遍采用球谐函数或按照纬度划分的大气参数表，在小区域适用性不够好，且没有精度标识信息。

技术实现思路

[0004]针对现有模型普遍采用球谐函数或按照纬度划分的大气参数表，在小区域适用性不够好，且没有精度标识的问题，本专利技术提供一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法，其采用球谐函数构建区域ZTD（天顶对流层延迟）模型，再引入小区域精细格网模型来监测局部区域或小范围ZTD突变，最后以各北斗站解算的ZTD值为基准，评估生成的区域ZTD模型的精度信息。
[0005]本专利技术实现其目的所采取的技术方案是：一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法，包括如下步骤：S1：构建区域ZTD球谐函数模型；S2：构建小区域ZTD精细格网模型；S3：生成区域ZTD模型的精度标识。
[0006]进一步地，所述S1具体包括：1）考虑精度需求和气象变化特点，建立ZTD垂直缩放模型的水平格网形式，其为非均匀的水平格网形式；2）考虑区域地形分布特征，垂直方向上采用单层和多层组合形式的ZTD分层指数函数模型，建立多层尺度高的合理分层高度区间；3）利用频谱分析和最小二乘方法构建ZTD分层指数函数的尺度高因子H的时域变化经验模型系数；4）以并址站天定对流程延迟ZTD及气象数据为基准，引入球冠坐标系，进行空间线性投影变换，建立区域球谐函数模型阶次的经验准则，基于最小二乘原理，建立区域ZTD球谐函数模型。
[0007]进一步地，所述S2具体包括：
1）以球谐函数建模后的各北斗站ZTD残差为输入，建立合理的经验准则，动态确定一个或多个小区域ZTD精细格网模型的范围与间隔，以兼顾不同区域的ZTD突变；2）以各北斗站ZTD残差与球谐函数建模后的天顶对流层延迟比值为输入，同时设定合理的落入格网点周围圆形区域的半径，采用空间回归分析建立比值的小格网模型；3）以并址站ZTD及气象参数为基准，生成对流层经验模型的ZTD残差，建立残差的线性回归模型；4）以其它地面气象站的气象数据为基准，结合残差线性回归模型生成各气象站ZTD精化值；5）以各气象站ZTD精化值生成各地面气象站ZTD残差，采用比值作为输入，同时设定合理的落入格网点周围圆形区域的半径，采用空间回归分析建立小区域ZTD精细模型。
[0008]进一步地，所述S3具体包括：1）以已有密集北斗站ZTD值为基准，建立适用于不同气象条件下区域ZTD模型的内符合精度与外符合精度的经验函数模型；结合当前内符合精度与历史内符合精度的差异优化调整经验函数模型系数；2）结合建模所用的各北斗站的内符合精度和调整后的经验函数模型，根据空间误差传播定律生成区域ZTD模型的精度标识信息。
[0009]与传统差分定位技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术适用范围是中国，因此与全球模型相比，在局部区域的精度有明显的提高。该方法具有区域ZTD模型的精度标识信息，用户使用更加方便、可靠。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法流程示意图。
具体实施方式
[0011]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0012]本专利技术对对流层参数精细处理利用解算的各北斗站ZTD信息，同时结合地面气象站点数据，构建区域对流层延迟ZTD精细模型以及精度标识信息。顾及区域的地形复杂度以及气象分布特征，同时兼顾播发带宽限制，采用区域球谐函数+小区域精细格网的组合模型方式构建高精度的区域ZTD精细模型，结合ZTD建模残差信息建立ZTD内外符合精度的经验函数模型以及动态调整策略，从而生成区域ZTD模型精度标识信息。
[0013]如图1所示，本专利技术的一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法具体包括如下步骤：S1：构建区域ZTD球谐函数模型，具体包括：1）考虑精度需求和气象变化特点设置水平网格形式，根据数值天气模式资料建立ZTD垂直缩放模型的水平格网形式，所述水平格网形式为非均匀的；2）考虑区域地形分布特征设置垂直分层模式：垂直方向上采用单层+多层组合形式的ZTD分层指数函数模型，建立多层尺度高的合理分层高度区间；3）利用频谱分析和最小二乘方法构建ZTD分层指数函数的尺度高因子H的时域变化经验模型系数，生成ZTD垂直分段函数经验网格模型；4）以并址站天顶对流程延迟ZTD及气象数据为基准，引入球冠坐标系，进行空间线性投影变换，建立区域球谐函数模型阶次的经验准则，基于最小二乘原理，建立区域ZTD球谐函数模型；所述并址站包含北斗站和气象站。
[0014]S2：构建小区域ZTD精细格网模型，具体包括：1）以球谐函数建模后的各北斗站ZTD残差为输入，建立合理的经验准则，动态确定一个或多个小区域ZTD精细格网模型的范围与间隔，以兼顾不同区域的ZTD突变；2）以各北斗站ZTD残差与球谐函数建模后的区域天顶对流层延迟比值为输入，同时设定合理的落入格网点周围圆形区域的半径，采用空间回归分析建立比值的小格网模型；3）以并址站天顶对流层延迟ZTD及气象参数为基准，生成对流层经验模型的ZTD残差，建立残差线性回归模型；4）以其它地面气象站的气象数据为基准，结合残差线性回归模型生成包括并址站在内的各气象站ZTD精化值；5）以各气象站ZTD精化值生成各地面气象站ZTD残差，采用比值
[0015]作为输入，同时设定合理的落入格网点周围圆形区域的半径以确定小区域精细格网形式，采用空间回归分析建立小区域ZTD精细模型。
[0016]S3：生成区域ZTD模型的精度标识，具体包括：1）以已有密集北斗站（站间距小于50km）ZTD信息为基准，建立适用于不同气象条件下区域ZTD内外符合精度的经验函数模型；结合当前内符合精度与历史内符合精度的差异优化调整经验函数模型系数；2）结合建模所用的各北斗站的内符合精度和调整后的经验函数模型，根据空间误差传播定律生成区域ZTD模型的精度标识信息。
[0017]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：构建区域ZTD球谐函数模型；S2：构建小区域ZTD精细格网模型；S3：生成区域ZTD球谐函数模型的精度标识；其中，ZTD为天顶对流层延迟。2.根据权利要求1所述的一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法，其特征在于，所述S1具体包括：1）考虑精度需求和气象变化特点，建立ZTD垂直缩放模型的水平格网形式，其为非均匀的水平格网形式；2）考虑区域地形分布特征，垂直方向上采用单层和多层组合形式的ZTD分层指数函数模型，建立多层尺度高的分层高度区间；3）利用频谱分析和最小二乘方法构建ZTD分层指数函数的尺度高因子H的时域变化经验模型系数，生成ZTD垂直分段函数经验网格模型；4）以并址站天顶对流程延迟ZTD及气象数据为基准，引入球冠坐标系，进行空间线性投影变换，建立区域球谐函数模型阶次的经验准则，基于最小二乘原理，建立区域ZTD球谐函数模型；所述并址站包含北斗站和气象站。3.根据权利要求2所述的一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法，其特征在于，所述S2具体包括：1）以球谐函数建模后的各北斗站ZTD残差为输入，建立经验准则，动态确定一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁波，韦永僧，李子申，汪亮，王亮亮，王晨旭，侯福荣，邱立杰，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：