天顶对流层延迟建模方法、装置及测量方法、装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星定位技术领域，尤其涉及一种天顶对流层延迟建模方法、装置及 测量方法、装置。
【背景技术】
[0002] 全球导航卫星定位系统（Global Navigation Satellite System, GNSS)是指米 用导航卫星发射的电磁波对地球上物体进行定位、导航与授时的系统。GNSS卫星的高度为 2~4万千米，用户接收其发射的电磁波，通过码测量值与载波相位观测值进行定位。GNSS 卫星发射的信号在经过大气时，速度将发生变化，传播路径也发生弯曲，称之为大气延迟误 差。在GNSS测量定位中，一般只考虑信号传播速度的变化，因为传播路径的弯曲比较小，可 以忽略不计。大气延迟误差主要包括电离层延迟误差和对流层延迟误差，其中电离层延迟 误差与信号的传播频率有关，可以采用双频无电离层组合消除一阶项。对流层是指地面以 上约IOkm处的大气，其包含了大气中90%的水汽。GNSS信号在穿过对流层时，速度发生变 化，从而引起信号传播的延迟，在天顶方向的延迟量约2m。对流层延迟分为干延迟和湿延迟 两种类型，其中干延迟占总延迟量的90%，其与气温、气压相关，易于建模；而占总延迟量 10%的湿延迟与水汽变化相关，难以精确建模。对流层延迟误差对GNSS定位有显著影响， 尤其是在精密定位中需要予以考虑。
[0003] 在GNSS导航定位过程中，对流层延迟误差通常有以下三种处理方法：（1)参数估 计方法，即，将对流层延迟作为未知参数解算；（2)实测数据方法，即，通过实测气温、气压 等数据计算延迟量；（3)建立经验改正模型。
[0004] 对流层天顶延迟量的经验改正模型主要包括以下几种：（1)根据气象数据，由 Saastamoinen、Hopfield、Black模型计算天顶延迟量。其中，气象数据可以通过气象 仪实测气温、气压、水汽压等获取，也可以通过经验气象模型获取，常用的经验气象模型 包括 GPT (Global Pressure&Temperature)、GPT2 (Global Pressure&Temperature 2)、 GPT2w(Global Pressure&Temperature2wet)等模型，精度可达约 4cm。（2)EGN0S、UNB3 等 模型，分别针对欧洲、北美区域，根据大气参数表计算GNSS测站的气温，从而计算相应的对 流层天顶延迟量。（3) VMFl (Vienna Mapping Function 1)、UNBvmf模型，其根据数值气象 模型（Numerical Weather Model，NWM)计算，提供6h时间采样率的全球格网数据，精度约 为2cm，这两个模型的缺点是需要实时下载其产品。（4) IGGtrop、GZTD、SHAO模型，它们的特 点是无需气象数据，对流层天顶延迟量直接建模。
[0005] 现有的对流层天顶延迟经验模型，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：（1)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；（2)现有模型普遍采用球谐函 数或按照炜度划分的大气参数表，在小区域适用性不够好，只有VMFl模型利用格网函数， 但是VMFl函数的使用太过复杂；（3)现有模型没有专门适用于中国大陆区域对流层天顶延 迟的改正模型。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术的不足，本发明一方面提供一种适用于中国大陆区域的天顶对 流层延迟建模方法，以提升中国区域卫星导航定位系统的整体服务水平。
[0007] 为了实现上述目的，本发明一方面提供一种天顶对流层延迟建模方法，该方法包 括以下步骤：
[0008] 步骤S11，获取分布在中国大陆区域的陆态网GNSS测站分别实测的对流层天顶延 迟量；
[0009] 步骤S12,建立高程改正模型：
[0010] 计算各所述GNSS测站对应的对流层天顶延迟量的单日值ZTDh(doy)和年均值 ZTDh，并根据所述年均值ZTDh和式（1)拟合得到各所述GNSS测站对应的高程改正系数β 和归化到地球椭球面上的年均延迟量ZTDtl，然后根据各GNSS测站对应的所述高程改正系数 β，由式（Γ)将各GNSS测站对应的单日值ZTD h(doy)改正到地球椭球面上，以获得高程改 正后的单日延迟量ZTDci (doy):
[0011] ZTDh= ZTD0Xeph (1)，
[0012] ZTDh(doy) = ZTD0(doy) Xeeh 0- )
[0013] 在式（1)中，e为自然常数，h表示各所述GNSS测站的实际高程，其中，β随着炜 度范围不同而不同，在式（Γ中），doy表示年积日；
[0014] 步骤S13,建立周期改正模型：
[0015] 根据各所述GNSS测站对应的所述高程改正后的单日延迟量ZTDtl(Cb y)和式（2)拟 合得到各所述GNSS测站对应的周期常数项Atl、年周期项的振幅与初始相位&和d i、以及半 年周期项的振幅与初始相位A2、d2:
【主权项】
1. 一种天顶对流层延迟建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤S11，获取分布在中国大陆区域的陆态网GNSS测站分别实测的对流层天顶延迟 量； 步骤S12,建立高程改正模型： 计算各所述GNSS测站对应的对流层天顶延迟量的单日值ZTDh (doy)和年均值ZTDh，并 根据所述年均值ZTDh和式（1)拟合得到各所述GNSS测站对应的高程改正系数0和归化 到地球椭球面上的年均延迟量ZT%，然后根据各GNSS测站对应的所述高程改正系数0，由 式（1'）将各GNSS测站对应的单日值ZTDh(doy)改正到地球椭球面上，以获得高程改正后 的单日延迟量ZTDQ(doy): ZTDh=ZTDoXe^ (1)， ZTDh(doy) =ZTD〇(doy)XePh (1，） 在式⑴中，e为自然常数，h表示各所述GNSS测站的实际高程，其中，0随着炜度范 围不同而不同，在式（1'）中，doy表示年积日； 步骤S13,建立周期改正模型： 根据各所述GNSS测站对应的所述高程改正后的单日延迟量ZT% (doy)和式（2)拟合 得到各所述GNSS测站对应的周期常数项&、年周期项的振幅与初始相位&和di、以及半年 周期项的振幅与初始相位A2、d2:
以及 步骤S14,建立基于中国大陆区域的经炜度格网函数