对流层延迟值确定方法、系统、设备及存储介质技术方案

本申请实施例公开了对流层延迟值确定方法、系统、设备及存储介质，通过结合气象观测文件和流层经验模型所获得天顶干延迟值和天顶湿延迟值，能够有效提高现有对流层经验模型的改正精度，且相比于现有的对流层经验模型，本申请实施例中气象观测文件精确度高，使所获得的对流层延迟值更准确，能够反映出气象观测站短时间内气象的实际变化趋势。短时间内气象的实际变化趋势。短时间内气象的实际变化趋势。

【技术实现步骤摘要】
对流层延迟值确定方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及大地测量与卫星导航领域，尤其涉及对流层延迟值确定方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]对流层延迟泛指电磁波信号通过非电离大气产生折射，速度变慢并发生路径弯曲，是GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星数据)处理主要误差源之一。非电离大气所产生的的误差不能用观测值组合法消除对流层延迟，而是需要通过建模并结合参数估计实现对流层延迟的改正。
[0003]近年来，现有的GNSS数据处理策略选择单一的对流层经验模型进行延迟修正，而单一的对流层经验模型建模时仅考虑到年尺度以及半年尺度变化，使对流层延迟值偏差较大，难以反映出气象观测站短时间内气象的实际变化趋势。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了基于对流层延迟值确定方法、系统、设备及存储介质，能够有效提高现有对流层经验模型的改正精度，且相比于现有的对流层经验模型，本申请实施例中气象观测文件精确度高，使所获得的对流层延迟值更准确，能够反映出气象观测站短时间内气象的实际变化趋势。
[0005]本专利技术第一实施例的具体技术方案为：一种对流层延迟值确定方法，所述方法包括：根据气象观测文件获取预设时间点气象观测站的气压值和水汽压值；获取所述气象观测站的经度值、纬度值、大地高值和年积日值；利用所述经度值、纬度值、大地高值、年积日值和预设的对流层经验模型获得干燥气体特定常数、预设时间段内所述气象观测站的水汽压递减因子、加权平均温度、温度递减率，及所述预设时间段内海平面的平均温度和气象元素变化系数；所述水汽压递减因子为水汽压值的平均衰减速率；所述预设时间点在所述预设时间段内；所述气象元素变化系数用于表征所述气象观测站的气象变化幅度；根据所述气压值、所述纬度值和所述大地高值获得所述气象观测站的天顶干延迟值；根据所述气压值、所述水汽压值、所述干燥气体特定常数、所述水汽压递减因子、所述加权平均温度、所述温度递减率、所述海平面的平均温度获得所述气象观测站的天顶湿延迟值；根据所述气象元素变化系数、所述天顶干延迟值和所述天顶湿延迟值获得所述气象观测站的对流层延迟值。
[0006]优选的，所述利用所述经度值、纬度值、大地高值、年积日值和预设的对流层经验模型获得干燥气体特定常数、预设时间段内所述气象观测站的水汽压递减因子、加权平均温度、温度递减率，及所述预设时间段内海平面的平均温度和气象元素变化系数，包括：利用所述经度值、纬度值、大地高值、年积日值和预设的对流层经验模型获得干燥气体特定常数、预设时间段所述气象观测站的气象标准值、水汽压递减因子、加权平均温度、温度递减率和海平面的平均温度；所述气象标准值至少包括气压标准值、温度标准值和水汽压标准
值；根据预设的地表气象模型和所述气压标准值获得所述气象观测站的气压元素值；所述气压元素值包括气压年平均值、气压年周期变化幅度和气压半年周期变化幅度；根据预设的地表气象模型和所述温度标准值获得所述气象观测站的温度元素值；所述温度元素值包括温度年平均值、温度年周期变化幅度和温度半年周期变化幅度；根据预设的地表气象模型和所述水汽压标准值获得所述气象观测站的水汽压元素值；所述水汽压元素值包括水汽压年平均值、水汽压年周期变化幅度和水汽压半年周期变化幅度；利用最小二乘法对所述气压元素值、所述温度元素值和所述水汽压元素值进行固定获得所述气象观测站的气象元素变化系数。
[0007]优选的，所述天顶干延迟值采用以下公式获得：
[0008][0009]其中，ZHD为所述天顶干延迟值，P为所述气压值，为所述纬度值，H为大地高值，k1、k2和k3均为常数。
[0010]优选的，所述天顶湿延迟值采用以下公式获得：
[0011][0012]其中，ZWD为所述天顶湿延迟值，R
d
为所述干燥气体特定常数，P为所述气压值，λ为所述水汽压递减因子，α为所述温度递减率，e为所述水汽压值，T
s
为海平面的平均温度，T
m
为所述加权平均温度，g
m
为重力加速度，k4、k5、k6和k7均为常数。
[0013]优选的，所述根据所述气象元素变化系数、所述天顶干延迟值和所述天顶湿延迟值获得所述气象观测站的对流层延迟值，包括：利用所述气象元素变化系数、所述气象观测站与目标卫星的高度角、所述大地高值和预设的天顶干延迟值在不同分量上的修正系数构建天顶干延迟值映射函数；利用所述气象元素变化系数、所述气象观测站与目标卫星的高度角、所述大地高值和预设的天顶湿延迟值在不同分量上的修正系数构建天顶湿延迟值映射函数；利用所述天顶干延迟值映射函数、所述天顶干延迟值、所述天顶湿延迟值映射函数和所述天顶湿延迟值获得所述气象观测站的对流层延迟值。
[0014]优选的，所述天顶干延迟值映射函数采用以下公式获得：
[0015][0016]其中，f
h
(E)为天顶干延迟值映射函数，a
h
为气象元素变化系数，b
h
和c
h
为常数，E为所述气象观测站与目标卫星的高度角，h为所述大地高值，a
ht
、b
ht
和c
ht
为所述天顶干延迟值在不同分量上的预设的修正系数。
[0017]优选的，所述对流层延迟值采用以下公式获得：
[0018]ρ
delay
＝ρ
ZHD
f
h
(E)+ρ
ZWD
f
w
(E)
[0019]其中，ρ
delay
为所述对流层延迟值，ρ
ZHD
为所述所述天顶干延迟值，f
h
(E)为所述天顶干延迟值映射函数，ρ
ZWD
为所述天顶湿延迟值，f
w
(E为所述天顶湿延迟值映射函数。
[0020]本专利技术第二实施例的具体技术方案为：一种对流层延迟值确定系统，所述系统包括：数据获取模块、预测模块、天顶干延迟值确定模块、天顶湿延迟值确定模块和对流层延迟值确定模块；所述数据获取模块用于根据气象观测文件获取预设时间点气象观测站的气压值和水汽压值，及获取所述气象观测站的经度值、纬度值、大地高值和年积日值；所述预测模块用于利用所述经度值、纬度值、大地高值、年积日值和预设的对流层经验模型获得干燥气体特定常数、预设时间段内所述气象观测站的水汽压递减因子、加权平均温度、温度递减率，及所述预设时间段内海平面的平均温度和气象元素变化系数；所述水汽压递减因子为水汽压值的平均衰减速率；所述预设时间点在所述预设时间段内；所述气象元素变化系数用于表征所述气象观测站的气象变化幅度；所述天顶干延迟值确定模块用于根据所述气压值、所述纬度值和所述大地高值获得所述气象观测站的天顶干延迟值；所述天顶湿延迟值确定模块用于根据所述气压值、所述水汽压值、所述干燥气体特定常数、所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对流层延迟值确定方法，其特征在于，所述方法包括：根据气象观测文件获取预设时间点气象观测站的气压值和水汽压值；获取所述气象观测站的经度值、纬度值、大地高值和年积日值；利用所述经度值、纬度值、大地高值、年积日值和预设的对流层经验模型获得干燥气体特定常数、预设时间段内所述气象观测站的水汽压递减因子、加权平均温度、温度递减率，及所述预设时间段内海平面的平均温度和气象元素变化系数；所述水汽压递减因子为水汽压值的平均衰减速率；所述预设时间点在所述预设时间段内；所述气象元素变化系数用于表征所述气象观测站的气象变化幅度；根据所述气压值、所述纬度值和所述大地高值获得所述气象观测站的天顶干延迟值；根据所述气压值、所述水汽压值、所述干燥气体特定常数、所述水汽压递减因子、所述加权平均温度、所述温度递减率、所述海平面的平均温度获得所述气象观测站的天顶湿延迟值；根据所述气象元素变化系数、所述天顶干延迟值和所述天顶湿延迟值获得所述气象观测站的对流层延迟值。2.如权利要求1所述的对流层延迟值确定方法，其特征在于，所述利用所述经度值、纬度值、大地高值、年积日值和预设的对流层经验模型获得干燥气体特定常数、预设时间段内所述气象观测站的水汽压递减因子、加权平均温度、温度递减率，及所述预设时间段内海平面的平均温度和气象元素变化系数，包括：利用所述经度值、纬度值、大地高值、年积日值和预设的对流层经验模型获得干燥气体特定常数、预设时间段所述气象观测站的气象标准值、水汽压递减因子、加权平均温度、温度递减率和海平面的平均温度；所述气象标准值至少包括气压标准值、温度标准值和水汽压标准值；根据预设的地表气象模型和所述气压标准值获得所述气象观测站的气压元素值；所述气压元素值包括气压年平均值、气压年周期变化幅度和气压半年周期变化幅度；根据预设的地表气象模型和所述温度标准值获得所述气象观测站的温度元素值；所述温度元素值包括温度年平均值、温度年周期变化幅度和温度半年周期变化幅度；根据预设的地表气象模型和所述水汽压标准值获得所述气象观测站的水汽压元素值；所述水汽压元素值包括水汽压年平均值、水汽压年周期变化幅度和水汽压半年周期变化幅度；利用最小二乘法对所述气压元素值、所述温度元素值和所述水汽压元素值进行固定获得所述气象观测站的气象元素变化系数。3.如权利要求1所述的对流层延迟值确定方法，其特征在于，所述天顶干延迟值采用以下公式获得：其中，ZHD为所述天顶干延迟值，P为所述气压值，为所述纬度值，H为大地高值，k1、k2和k3均为常数。4.如权利要求1所述的对流层延迟值确定方法，其特征在于，所述天顶湿延迟值采用以
下公式获得：其中，ZWD为所述天顶湿延迟值，P
d
为所述干燥气体特定常数，P为所述气压值，λ为所述水汽压递减因子，α为所述温度递减率，e为所述水汽压值，T
s
为海平面的平均温度，T
m
为所述加权平均温度，g
m
为重力加速度，k4、k5、k6和k7均为常数。5.如权利要求1所述的对流层延迟值确定方法，其特征在于，所述根据所述气象元素变化系数、所述天顶干延迟值和所述天顶湿延迟值获得所述气象观测站的对流层延迟值，包括：利用所述气象元素变化系数、所述气象观测站与目标卫星的高度角、所述大地高值和预设的天顶干延迟值在不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一帆，周仿荣，马仪，余蓓蓓，袁运斌，文刚，马御棠，耿浩，曹俊，王国芳，聂永杰，邱方程，李寒煜，张浩，胡发平，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：