基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法技术

一种基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法，所述基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法包括以下步骤：步骤一、首先读取三维大气的压强、温度、水汽压数据，然后对压强、温度、水汽压数据进行射线追踪预处理，最后得到加密格网的三维大气折射率和折射指数；步骤二、将三维大气在垂直方向上按照加密高度层的划分方法分为非均匀厚度的薄层,得到每一个非均匀的薄层厚度；步骤三、先依从地面至高空的顺序，将每一层的三维大气折射指数、薄层厚度代入分层快速三维射线追踪递推算法中进行运算。本设计采用变步长的方法来计算，在每一个高度层内，令步长近似等于该层内射线的斜路径长度，可以使计算结果速度快、计算效率高。计算效率高。

【技术实现步骤摘要】
基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法


[0001]本专利技术涉及一种全球卫星定位技术的改进，属于卫星定位领域，尤其涉及一种基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法。

技术介绍

[0002]GNSS（全球卫星导航系统）等大地测量技术发射的电磁波信号，在通过高度在约50 km以下的未被电离的地球中性大气时，传播速度低于光速和传播路线出现弯曲，导致其传播时间相对真空的光速直线传播发生延迟，将传播时间延迟乘以光速转换到空间距离上即为中性大气延迟。其中来自天顶方向的为天顶延迟，其他方向的为斜延迟。利用射线追踪法确定射线的传播路径并计算中性大气的斜延迟，在GNSS等大地测量数据处理中有重要作用：可以直接用于修正GNSS等信号的中性大气误差，改善数据处理效果和提高计算效率；也可作为重要数据基础，用于建立高精度GNSS投影函数模型，等等。目前，中性大气的射线追踪方法大体可分为三类：（1）一维射线追踪法，假定测站附近的大气折射率为球对称分布，即只有高度变化而没有纬向和经向差异，射线只与高度角相关，仅用单个折射率高度剖面即可计算斜延迟，计算方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法，其特征在于:所述基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法包括以下步骤：步骤一、首先读取三维大气的压强、温度、水汽压数据，然后对压强、温度、水汽压数据进行射线追踪预处理，最后得到加密格网的三维大气折射率和折射指数；步骤二、将三维大气在垂直方向上按照加密高度层的划分方法分为非均匀厚度的薄层, 得到每一个非均匀的薄层厚度；步骤三、先依从地面至高空的顺序，将每一层的三维大气折射指数、薄层厚度代入分层快速三维射线追踪递推算法中进行运算，以获得每一层对应的射线路径，再依据获得的所有的射线路径和三维大气折射指数计算，以获得中性大气斜延迟，该大气斜延迟包括斜延迟STD数据与几何延迟GD数据。2.根据权利要求1所述的一种基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法，其特征在于：所述步骤三中分层快速三维射线追踪递推算法具体是指：根据矢量形式的射线方程写为标量形式，得到微分方程组，从而得到分层快速三维射线追踪递推算法；对于导航卫星等发射的电磁波波长来说，大气为缓变介质，采用如下射线方程描述射线路径：；其中，为射线的位置矢量，为射线路程。3.根据权利要求2所述的一种基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法，其特征在于：所述矢量形式的射线方程分解为球坐标系下的一阶微分方程组，如下所示：；在球坐标系下，为到地球中心的距离，为余纬，为经度，为光程，其中，方程组待求参量为，。4.根据权利要求3所述的一种基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟计算方法，其特征在于：所述先依从地面至高空的顺序，将每一层的三维大气折射指数、薄层厚度代入分层快速三维射线追踪递推算法中进行运算，以获得每一层对应的射线路径是指：从
起点到终点逐层求解每一层的射线路径，在每一个高度层内，将上述方程组转化为差分方程组来求解，首先将微分方程组改写为矢量形式：；其中，
‘
表示矩阵转置。5.根据权利要求4所述的一种基于分层快速三维射线追踪的中性大气斜延迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李薇，何裕金，柴艳菊，张红星，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：