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一種區(qū)域?qū)α鲗犹祉斞舆t的獲取方法

文檔序號:9248610閱讀:905來源:國知局
一種區(qū)域?qū)α鲗犹祉斞舆t的獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及衛(wèi)星導航領(lǐng)域,尤其是設及一種區(qū)域?qū)α鲗犹祉斞舆t的獲取方法。
【背景技術(shù)】
[000引 自從美國的GPS佑lobalPositionSystem)完全建成W來,導航衛(wèi)星系統(tǒng)佑NSS, GlobalP^JavigationSatelliteSystem)W其全天候、全球性、實時性和高精度的特點,發(fā) 展迅速,得到了廣泛應用。尤其近幾年,全球幾大衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展尤為迅速;GI^S系統(tǒng)進 行了現(xiàn)代化升級,增加了新的民用新號L2C;俄羅斯化0NASS補充了新的星座,重新開始了 滿星座服務;歐洲的Galileo(伽利略定位系統(tǒng))衛(wèi)星新發(fā)射了衛(wèi)星;此外,我國的北斗衛(wèi) 星導航系統(tǒng)炬eiDou^vigationSatelliteSystem,抓巧也得到了快速發(fā)展,目前已經(jīng)能 夠滿足亞太區(qū)域的高精度導航定位服務,正在向著為全球用戶提供服務邁進。
[0003] 衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基本原理是電磁波測距,而電磁波在經(jīng)過大氣時速度與傳播路徑 會發(fā)生變化,成為大氣延遲。大氣延遲主要包括電離層延遲與對流層延遲,其中電離層延遲 一階項可W通過雙頻組合消除,高階項對定位影響較??;對流層延遲沒有類似的便捷方法 處理。對流層天頂延遲約~2m,對是GNSS定位中的主要誤差源之一。因此,建立區(qū)域?qū)α?層延遲改正模型,提高對流層延遲計算的精度,對提升GNSS導航定位整體水平有著十分重 要的意義,在GNSS定位中有著廣泛的應用前景。本專利基于格網(wǎng)函數(shù),建立了高精度的區(qū) 域?qū)α鲗友舆t改正模型,W期為提升GNSS服務水平做出積極貢獻。
[0004] 常用的對流層延遲改正方法主要有=種,分別是(1)利用經(jīng)驗模型預報對流層天 頂延遲值,W及利用實測氣象數(shù)據(jù)計算天頂延遲。傳統(tǒng)經(jīng)驗模型有Saastamoinen模型、 Hopfield模型、Black模型,近年來的發(fā)展的模型包括EGN0S、UBN3、ESA、GPT、GPT2、GPT2W 等由氣象數(shù)據(jù)計算的模型,W及IGGtrop、SHA0、GZTD等直接擬合模型。經(jīng)驗模型的優(yōu)點是 計算簡單,使用方便,缺點是精度低,尤其是濕延遲計算精度差,中誤差通常為3~5cm。(2) 參數(shù)估計法,即將對流層天頂延遲作為未知參數(shù),與測站坐標、接收機鐘差一起解算。參數(shù) 估計法能夠顯著提高對流層天頂延遲的解算精度,但是增加了待求參數(shù)個數(shù),導致整體解 精度降低,模糊度收斂時間延長。(3)外部修正法,是指通過外部手段獲取測站天頂延遲,包 括通過水汽福射計、激光雷達等計算延遲量,或者通過參考站解算的天頂延遲量差值獲取 用戶站延遲量。水汽福射計等設備笨重,價格昂貴,不便于使用,而區(qū)域參考站網(wǎng)絡內(nèi)插法 在實際使用中能夠顯著提高對流層改正的精度。
[0005] 衛(wèi)星導航系統(tǒng)的電磁波信號經(jīng)過大氣對流層時,會產(chǎn)生一定的延遲,稱對流層延 遲。對流層延遲誤差是衛(wèi)星導航系統(tǒng)的主要誤差之一,對定位精度有著直接的影響。對流 層延遲可W通過經(jīng)驗模型改正,或作為未知參數(shù)解算,也可W由區(qū)域觀測網(wǎng)參考站解算的 對流層天頂延遲播發(fā)給用戶使用?,F(xiàn)有的區(qū)域?qū)α鲗犹祉斞舆t內(nèi)插方法,包括反距離加權(quán) 內(nèi)插法、H1QM3系列內(nèi)插法、四參數(shù)曲面擬合、多面函數(shù)擬合法、球冠諧函數(shù)擬合法,W及格 網(wǎng)函數(shù)區(qū)域建模。上述算法中,格網(wǎng)函數(shù)建模方法簡單,適用范圍廣。格網(wǎng)函數(shù)建模時,格 網(wǎng)點對流層天頂延遲量的生成通常采用普通克里格插值法,但是由于對流層天頂延遲的區(qū) 域特性,普通克里格差值法并不總是適用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種考慮充分、簡便 易操作、便于播發(fā)、精度高的區(qū)域?qū)α鲗犹祉斞舆t的獲取方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[000引一種區(qū)域?qū)α鲗犹祉斞舆t的獲取方法,包括W下步驟:
[0009] 1)在測試區(qū)域內(nèi)進行網(wǎng)格劃分,并設定各個網(wǎng)格的大小及衰減因子;
[0010] 。實時獲取測試區(qū)域內(nèi)各參考站的天頂總延遲值,并根據(jù)GPT函數(shù)獲取干濕延遲 的延遲值,計算得到各參考站天頂延遲改正量;
[0011] 3)根據(jù)所有參考站天頂延遲改正量采用帶有衰減因子的反距離加權(quán)內(nèi)插算法,計 算每個格網(wǎng)點的天頂延遲改正量;
[0012] 4)在測試區(qū)域網(wǎng)格內(nèi)的用戶站根據(jù)其所在格網(wǎng)的四個格網(wǎng)點延遲改正量,反距離 加權(quán)內(nèi)插計算得到用戶站的延遲改正量,并與GPT函數(shù)計算的用戶站干濕延遲值相加,獲 取用戶站對流層天頂延遲值;
[0013] 5)對用戶站對流層天頂延遲值進行精度驗證,若不符合要求,則返回步驟1),若 符合要求,則記錄該用戶站對流層天頂延遲值。
[0014] 所述的步驟2)具體包括W下步驟:
[0015] 21)參考站通過實時測量獲取天頂總延遲值ZTD;
[0016] 22)根據(jù)Saastamoinen模型的GPT函數(shù)獲取干濕延遲的延遲值ZTD%計算公式 為:
[0022] 其中,寫為天頂干延遲分量模型值,為天頂濕延遲分量模型值,P為氣壓,t為 溫度,e為水汽壓,RH為相對濕度,^為紳度,h為高程;
[0023] 23)將天頂總延遲值ZTD與干濕延遲的延遲值ZTDS相減得到參考站天頂延遲改正 量ZII)G;
[0024] ZT〇c=ZTD-ZTDS。
[0025] 所述的步驟3)具體包括W下步驟:
[0026] 31)根據(jù)帶有衰減因子的反距離加權(quán)內(nèi)插算法計算格網(wǎng)點對流層天頂延遲改正 量:
[0029] 其中,馬;A為格網(wǎng)點j的對流層天頂延遲改正量,Di為參考站i的天頂延遲改正 量,Pi為參考站i的權(quán)值,為參考站所在網(wǎng)格的衰減因子,中為參考站i到網(wǎng)格點的幾何 距離,Ti為參考站i與格網(wǎng)點GD之間的格網(wǎng)個數(shù),n為參考站的數(shù)量;
[0030] 32)根據(jù)步驟31)分別計算區(qū)域內(nèi)所有格網(wǎng)點的對流層天頂延遲改正量。
[0031] 所述的步驟4)具體包括W下步驟:
[0032] 41)根據(jù)用戶站所在網(wǎng)格的四個格網(wǎng)點的對流層天頂延遲改正量,采用反距離加 權(quán)內(nèi)插計算得到用戶站的延遲改正量zrD/':
[003引其中,巧嗎為權(quán)值,dist(i,GDP為用戶站到格網(wǎng)點的幾何距離,也>,為格網(wǎng)點j的對流層天頂延遲改正量;
[0036] 42)根據(jù)Saastamoinen模型的GPT函數(shù)計算用戶站的干濕延遲模型值Z77)/' ;
[0037] 43)對用戶站的延遲改正量zr壞與用戶站的干濕延遲模型值2T邱求和得到用戶 站對流層天頂延遲值ZTDu:
[003引 ZTD,二ZTl)t、+ZTD'i。
[0039] 所述的步驟1)中的衰減因子和網(wǎng)格的大小的確定方法為:
[0040] 根據(jù)上述步驟,在需要建模的區(qū)域內(nèi),分別采用不同的格網(wǎng)大小和衰減因子,進行 區(qū)域格網(wǎng)的建模,然后對模型的精度進行驗證,通過比較不同格網(wǎng)大小和衰減因子的模型 精度MS,選擇RMS值最小時對應的格網(wǎng)大小和衰減因子作為確定的網(wǎng)格劃分參數(shù),模型的 精度MS的計算式為:
[0041]
[0042] 式中,ZTDi為由格網(wǎng)計算得到的參考站i的對流層天頂延遲值,ZTY),'為參考站i 的對流層天頂延遲真值,N為參考站的個數(shù)。
[0043] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有W下優(yōu)點:
[0044] -、考慮充分;本發(fā)明在格網(wǎng)點的計算中,在各個不同的網(wǎng)格點設置了不同的衰減 因子,采用了帶有衰減因子的反距離加權(quán)內(nèi)插算法,充分考慮了不同測區(qū)參考站分布的影 響。
[0045] 二、簡便易操作;與四參數(shù)擬合、多面函數(shù)擬合、球冠諧函數(shù)擬合等相比,算法沒有 復雜繁瑣的計算公式,區(qū)域參考網(wǎng)與用戶站均易于實施。
[0046] S、便于播發(fā):與播發(fā)簡單的測站延遲量相比,采用格網(wǎng)函數(shù)的通用性更好。
[0047] 四、精度高;與傳統(tǒng)區(qū)域擬合函數(shù)相比,該算法精度提升顯著,格網(wǎng)函數(shù)為3時,能 夠取得最好的擬合精度,其大于1cm的誤差僅有20%,遠低于其他模型,大于3cm和5cm的 誤差比例也很小。
【附圖說明】
[0048] 圖1為區(qū)域格網(wǎng)模型示意圖。
[0049] 圖2為內(nèi)插算法網(wǎng)格示意圖。
[0050] 圖3為實施例中的實驗數(shù)據(jù)所用測站分布圖。
[0化1] 圖4為對流層區(qū)域擬合函數(shù)測試策略流程圖。
[0化2]圖5為各建模方法的建模精度比較圖。
【具體實施方式】
[0化3]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0054]實
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