[发明专利]一种融合球谐函数和精细网格的对流层延迟建模方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，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。

背景技术

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。

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。

发明内容

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，本发明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。

本发明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。

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。

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。