[发明专利]一种基于探空数据的北半球对流层延迟改正方法

说明书

本发明公开了一种基于探空数据的北半球对流层延迟改正方法，包括以下步骤：S1：计算测站探空数据的对流层延迟，记为ZTD⁰；S2：利用Hopfield模型计算对流层延迟，记为ZTD(H)；S3：在Hopfield模型公式的基础上增加测站纬度和年积日信息，建立非线性方程；S4：将步骤S1计算得到的对流层延迟ZTD⁰作为真值，用最小二乘法确定非线性方程的各项系数，确定最终改进模型方程并验证其精度。本发明相比传统的Hopfield模型和Saastamoinen模型，有效提高了计算精度。

技术领域

本发明涉及全球导航系统领域，特别是涉及基于探空数据的北半球对流层延迟改正方法。

背景技术

对流层延迟是影响卫星导航定位精度特别是高程方向上的精度的主要原因。目前对流层延迟改正的主要方法是模型改正法。模型改正法根据不同的假设和影响因素建立能够反映对流层延迟的函数关系式。对流层延迟改正模型是通过分析气象资料得到的经验公式，又因解析的方法不同而存在差异性。根据模型计算时是否需要气象参数可以分为需要气象参数模型以及无气象参数模型。需要气象参数的天顶对流层延迟模型主要包括Hopfield模型、Saastamoinen模型等。而传统的Hopfield模型和Saastamoinen模型两者均没有考虑年周期变化的因素影响，Saastamoinen模型只考虑了纬度因素的影响，Hopfield模型既没有考虑纬度因素，也没有考虑年周期变化的因素，建立一种准确可靠的对流层延迟模型或者通过对已有的对流层延迟改正模型进行改进来达到局部精化的效果，以提高区域对流层延迟改正精度，对提高GNSS导航定位的精度和可靠性有很重要的现实意义。

常用的有气象参数的对流层延迟经验模型，都是通过对全球大气平均气象资料以及全球气候的分析，建立起来的全球范围内的对流层延迟模型。在局部范围内或采用区域气象数据，则此类模型的模型精度较差，没有考虑纬度和年周期变化的因素，尤其是在地域广阔、环境复杂的地区改正效果较为有限。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的基于探空数据的北半球对流层延迟改正方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的基于探空数据的北半球对流层延迟改正方法，包括以下步骤：

S1：计算测站探空数据的对流层延迟，记为ZTD⁰；

S2：利用Hopfield模型计算对流层延迟，记为ZTD(H)；

S3：在Hopfield模型公式的基础上增加测站纬度和年积日信息，建立非线性方程；

S4：将步骤S1计算得到的对流层延迟ZTD⁰作为真值，用最小二乘法确定非线性方程的各项系数，确定最终改进模型方程并验证其精度。

进一步，所述步骤S2中，Hopfield模型计算得到的对流层延迟ZTD(H)如式(1)所示：

式(1)中，k₁、k₂、k₃是一组跟年份有关气象常数，P₀为测站的气压，T₀为测站的绝对温度，e₀为测站的水汽分压，H_W为湿对流层顶高度，H_T为对流层顶高度。

进一步，所述步骤S3中建立的非线性方程如式(2)所示：

ZTD＝ZTD(H)+f₁(doy)+g(φ) (2)