一种水汽实时反演方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种水汽实时反演方法、装置、电子设备及存储介质，采用基于实时数据流的单频精密单点定位模型，实现单站对流层天顶延迟的实时估计，并借助监测站装配的温度计和气压计等气象设备获取的温度、气压数据，实现单站水汽的实时反演。本申请通过接收北斗分析中心播发的实时精密卫星轨道与钟差改正产品实现单站对流层天顶延迟的秒级估计，进而实现单站水汽的真实时反演，且在投入成本有限且对气象监测站数量有迫切需求的情况下，实现面向极端天气预警的低成本北斗水汽实时反演，以获得高精度、低成本、全天候、低时延的水汽产品。品。品。

【技术实现步骤摘要】
一种水汽实时反演方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请实施例涉及地质灾害预警领域，特别是涉及一种水汽实时反演方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]科学、理性、高效应对气候变化趋势下的强降雨等极端天气事件，是当前应急监测的重点研究方向。灾害性天气的产生、演变与水汽的分布和变化密切相关，高精度、高时效的水汽产品对暴雨、台风等中小尺度灾害性天气预报、预警、服务能力提升具有重要作用。
[0003]而面向极端天气的水汽监测，存在以下难度：一方面，目前水汽建模精度处于瓶颈阶段，难以从模型方面有效提升水汽反演效果，只能寻求增加监测站数量，以减少大气建模中因内插带来的精度损失，但过多的监测站势必会带来硬件成本急剧升高的问题；另一方面，时效性是水汽监测可用性的一项重要指标，而传统水汽反演方法难以满足目前极端天气预报预警对水汽更新频率的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种水汽实时反演方法、装置、电子设备及存储介质，能够在投入成本有限且对气象监测站数量有迫切需求的情况下，实现面向极端天气预警的低成本北斗水汽实时反演，以获得高精度、低成本、全天候、低时延的水汽产品。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种水汽实时反演方法，包括如下步骤：
[0006]获取实时单频观测数据；
[0007]获取实时广播星历及实时轨道钟差改正数，并根据所述时广播星历及实时轨道钟差改正数，获取精密卫星钟差；
[0008]将所述实时单频观测数据输入单频精密单点定位模型，并根据所述精密卫星钟差进行修正，获取对流层天顶延迟估计值；
[0009]根据所述对流层天顶延迟估计值，通过地表大气压数据和Saastamoinen经验模型计算获得单站实时水汽产品。
[0010]进一步地，将所述实时单频观测数据输入单频精密单点定位模型之前，还包括如下步骤：
[0011]将所述实时单频观测数据、所述实时广播星历及所述实时轨道钟差改正数通过RTCM解码器进行解码，获取解码数据；
[0012]若所述解码数据后续需进行基于电脑端和/或服务器端的多站网处理，则通过共享内存的方式对所述解码数据进行存储；
[0013]若所述解码数据后续需进行进行单站接收机的实时水汽反演，则通过全局变量的方式对所述解码数据进行存储。
[0014]进一步地，获取精密卫星钟差，具体包括如下步骤：
[0015]获取高频钟SSR信息δC
high rate
；
[0016]根据所述高频钟SSR信息δC
high rate
，计算基于SSR信息的卫星钟差改正值δC，所述δC的计算式如下：
[0017]δC＝C0+C1(t
‑
t0)+C2(t
‑
t0)2+δC
high rate
[0018]其中，t为历元时刻，t0为SSR钟差改正数的参考时刻，C
i
为SSR钟差改正信息的多项式系数，i＝{0,1,2}；
[0019]根据所述δC，计算所述精密卫星钟差t
satellite
，所述t
satellite
的计算式为
[0020][0021]其中，X
broadcast
为与钟差SSR改正数匹配的广播星历计算的卫星钟差。
[0022]进一步地，获取对流层天顶延迟估计值，具体包括如下步骤：
[0023]获取同一频率的所述实时单频观测数据并输入GNSS单频码伪距与载波相位原始观测方程；
[0024]根据所述精密卫星钟差，获取修正后的所述原始观测方程；
[0025]通过列满秩的单频消电离层模型，对所述原始观测方程进行参数重组，获取列满秩观测方程；
[0026]通过所述列满秩观测方程，获取所述对流层天顶延迟估计值。
[0027]第二方面，本专利技术还提供了一种水汽实时反演装置，包括：
[0028]观测数据获取模块，用于获取实时单频观测数据；
[0029]精密钟差获取模块，用于获取实时广播星历及实时轨道钟差改正数，并根据所述时广播星历及实时轨道钟差改正数，获取精密卫星钟差；
[0030]ZTD估计模块，用于将所述实时单频观测数据输入单频精密单点定位模型，并根据所述精密卫星钟差进行修正，获取对流层天顶延迟估计值；
[0031]水汽反演模块，用于根据所述对流层天顶延迟估计值，通过地表大气压数据和Saastamoinen经验模型计算获得单站实时水汽产品。
[0032]进一步地，还包括：
[0033]解码数据获取模块，用于将所述实时单频观测数据、所述实时广播星历及所述实时轨道钟差改正数通过RTCM解码器进行解码，获取解码数据；
[0034]共享内存存储模块，用于若所述解码数据后续需进行基于电脑端和/或服务器端的多站网处理，则通过共享内存的方式对所述解码数据进行存储；
[0035]全局变量存储模块，用于若所述解码数据后续需进行进行单站接收机的实时水汽反演，则通过全局变量的方式对所述解码数据进行存储。
[0036]进一步地，所述精密钟差获取模块，还包括：
[0037]高频钟信息获取单元，用于获取高频钟SSR信息δC
high rate
；
[0038]钟差改正值计算单元，用于根据所述高频钟SSR信息δC
high rate
，计算基于SSR信息的卫星钟差改正值δC，所述δC的计算式如下：
[0039]δC＝C0+C1(t
‑
t0)+C2(t
‑
t0)2+δC
high rate
[0040]其中，t为历元时刻，t0为SSR钟差改正数的参考时刻，C
i
为SSR钟差改正信息的多项式系数，i＝{0,1,2}；
[0041]精密卫星钟差计算单元，用于根据所述δC，计算所述精密卫星钟差t
satellite
，所述
t
satellite
的计算式为
[0042][0043]其中，X
broadcast
为与钟差SSR改正数匹配的广播星历计算的卫星钟差。
[0044]进一步地，所述ZTD估计模块，还包括：
[0045]观测方程线性化单元，用于获取同一频率的所述实时单频观测数据并输入GNSS单频码伪距与载波相位原始观测方程；
[0046]观测方程修正单元，用于根据所述精密卫星钟差，获取修正后的所述原始观测方程；
[0047]列满秩观测方程获取单元，用于通过列满秩的单频消电离层模型，对所述原始观测方程进行参数重组，获取列满秩观测方程；
[0048]ZTD计算单元，用于通过所述列满秩观测方程，获取所述对流层天顶延迟估计值。
[0049]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：
[0050]至少一个存储器以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水汽实时反演方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取实时单频观测数据；获取实时广播星历及实时轨道钟差改正数，并根据所述时广播星历及实时轨道钟差改正数，获取精密卫星钟差；将所述实时单频观测数据输入单频精密单点定位模型，并根据所述精密卫星钟差进行修正，获取对流层天顶延迟估计值；根据所述对流层天顶延迟估计值，通过地表大气压数据和Saastamoinen经验模型计算获得单站实时水汽产品。2.根据权利要求1所述的一种水汽实时反演方法，其特征在于，将所述实时单频观测数据输入单频精密单点定位模型之前，还包括如下步骤：将所述实时单频观测数据、所述实时广播星历及所述实时轨道钟差改正数通过RTCM解码器进行解码，获取解码数据；若所述解码数据后续需进行基于电脑端和/或服务器端的多站网处理，则通过共享内存的方式对所述解码数据进行存储；若所述解码数据后续需进行进行单站接收机的实时水汽反演，则通过全局变量的方式对所述解码数据进行存储。3.根据权利要求2所述的一种水汽实时反演方法，其特征在于，获取精密卫星钟差，具体包括如下步骤：获取高频钟SSR信息δC
highrate
；根据所述高频钟SSR信息δC
highrate
，计算基于SSR信息的卫星钟差改正值δC，所述δC的计算式如下：δC＝C0+C1(t
‑
t0)+C2(t
‑
t0)2+δC
highrate
其中，t为历元时刻，t0为SSR钟差改正数的参考时刻，C
i
为SSR钟差改正信息的多项式系数，i＝{0,1,2}；根据所述δC，计算所述精密卫星钟差t
satellite
，所述t
satellite
的计算式为其中，X
broadcast
为与钟差SSR改正数匹配的广播星历计算的卫星钟差。4.根据权利要求1所述的一种水汽实时反演方法，其特征在于，获取对流层天顶延迟估计值，具体包括如下步骤：获取同一频率的所述实时单频观测数据并输入GNSS单频码伪距与载波相位原始观测方程；根据所述精密卫星钟差，获取修正后的所述原始观测方程；通过列满秩的单频消电离层模型，对所述原始观测方程进行参数重组，获取列满秩观测方程；通过所述列满秩观测方程，获取所述对流层天顶延迟估计值。5.一种水汽实时反演装置，其特征在于，包括：观测数据获取模块，用于获取实时单频观测数据；精密钟差获取模块，用于获取实时广播星历及实时轨道钟差改正数，并根据所述时广
播星历及实时轨道钟差改正数，获取精密卫星钟差；ZTD估计模块，用于将所述实时单频观测数据输入单频精密单点定位模型，并根据所述精密卫星钟差进行修正，获取对流层...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵传宝，刘洋，张啸，查九平，程晓晖，刘国超，吴幼丝，
申请(专利权)人：广州市城市规划勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：