GPS定位中的对流层模型分析

系统地分析对流层延迟特性在GPS导航中造成的定位误差,并主要介绍目前卫星定位领域主要应用的一些对流层折射修正模型。基于霍普尔德模型和萨斯塔莫宁模型,提出一种在缺少实测气象参数条件下,使用的简单对流层延迟修正模型。利用Matlab仿真软件对静态和动态接收机实测数据进行分析。结果表明,无气象参数的简单修正模型可以消除70％左右的对流层影响,有效地提高GPS的定位精度。     

卫星定位中对流层延迟模型对比分析

对流层延迟是全球导航卫星系统（GNSS）定位中的重要误差源之一,本文对其产生机理进行了理论分析;对常用的Saastamoinen、Hopfield、Black和EGNOS 4种对流层延迟改正模型进行了详细的论述;选取国际GNSS服务（IGS）全球观测站中位于中国的6个站,利用全球大地测量观测系统（GGOS）提供的气象数据,对4种模型在这些站点的（ZTD）进行了计算。以IGS提供的ZTD数据作参考,对4种模型在各个站点的改正效果进行了对比分析,给出并分析了其偏差和均方根差,客观评价了其优劣,为国内GNSS卫星精确定位时对流层延迟改正模型的选择提供了参考依据。     

对流层经验改正模型在中国区域的精度评估

对流层延迟是全球导航卫星系统(GNSS)计算的主要误差之一,其模型精度对测站坐标解算有较大影响,在高程方向尤为明显。因此,有必要对不同的对流层延迟改正模型的适用性进行评估。采用SHA解算了中国陆态网GNSS跟踪站的对流层天顶延迟数据,对常用的对流层改正模型EGNOS/UNB3m/GPT/GPT2的天顶延迟量在中国不同区域、不同季节的适用性进行了分析。结果显示,4种模型的RMS均为4~5cm,各模型RMS之差小于1cm,其中GPT2模型的RMS最小;4种模型的平均偏差(BIAS)为1cm左右,GPT2模型的BIAS最大,为1.5cm;时间上,各个模型在夏季精度普遍较低,这是因为夏季水汽丰富,对流层湿延迟变化较大;空间上,各模型在东南沿海精度较低,因为东南沿海气候湿润,湿延迟变化较大;各模型精度对测站高程不敏感,精度在比较高的测站并无明显降低。通过对不同模型在中国区域的精度分析,验证该改正模型可以为中国区域用户的对流层模型的选择提供一定的参考。     

一种新的全球对流层天顶延迟模型

利用IGS提供的高精度对流层天顶延迟数据,在全球范围内详细分析对流层延迟在高程及水平方向的变化规律,建立了一种新的全球对流层天顶延迟模型。该模型计算方法简单,只与年积日和位置参数有关,无需气象参数。经检验,新模型的对流层延迟改正精度优于输入标准气象参数的几种常用的对流层延迟模型,满足卫星实时定位和导航的精度要求。     

长距离网络实时动态对流层延迟误差改正

针对长距离网络RTK的范围较大,造成区域观测误差的相关性降低,影响对流层延迟误差的内插计算和改正这一情况,该文提出了一种改进的对流层延迟误差计算和改正方法。首先利用确定的参考站网整周模糊度和载波相位观测值计算各参考站的天顶对流层延迟,然后将各参考站天顶对流层延迟误差播发给流动站用户,用户根据内插模型内插计算出流动站处的天顶对流层延迟误差,并进行流动站各卫星的对流层延迟误差计算和改正。通过长距离CORS网实测数据的实验证明,该文方法可以取得理想的长距离网络RTK误差改正效果和流动站定位结果。     

两种对流层延迟模型对不同海拔地区模拟效果的比较与分析

对流层延迟是GPS传播过程中的主要误差源之一,误差的量级足以对观测数据的质量产生影响。在一般的工程应用中,大多采取建立对流层延迟模型的方式消除对流层延迟的影响。本文在编程实现Hopfield模型和Saastamoinen模型的基础上,结合IGS提供的BJFS、URUM、LHAZ测站的气象数据、对流层延迟参考值,分析了在不同海拔高度下对流层延迟模型值和参考值之间的差异。结果表明,随着测站海拔高度的增加,天顶方向对流层延迟逐渐减小,模型间差值逐渐增大。对于高海拔地区,Saastamoinen模型对天顶方向延迟的模拟效果更好。当卫星高度角减小时,模型间差值逐渐增大。测站越高,模型间差值越大。所以对高海拔地区的观测数据进行处理时,选择合适的延迟模型显得十分必要。     

GGOS对流层延迟产品精度分析及在PPP中的应用

对流层延迟是卫星导航定位的主要误差源,GNSS广域增强需要高精度的对流层延迟产品进行误差修正。对流层延迟可通过GNSS进行实时估计,也可通过融合多源数据的数值气象预报模型获取。IGS发布的全球对流层天顶延迟产品由GNSS解算,其精度可达4mm,时间分辨率为5min,但其分布不均匀,在广袤的海洋区域无数据覆盖。GGOS Atmosphere基于ECMWF 40年再分析资料,可提供1979年以来时间分辨率为6h、空间分辨率为2.5°×2°的全球天顶对流层总延迟格网数据。本文通过2015年全球IGS测站的ZTD资料对GGOS的ZTD产品进行了评估,研究了GGOS Atmosphere对流层延迟产品与IGS发布ZTD资料之间的系统差,通过线性拟合估计出每个测站GGOS-ZTD与IGSZTD系统差系数(包括比例误差a和固定误差b),然后对比例误差a、固定误差b进行球谐展开,建立了两种ZTD数据源之间的系统差模型。选取IGS测站和陆态网测站,对附加系统偏差改正后的GGOSZTD产品对PPP的收敛速度的影响进行研究。本文研究结果表明:GGOS-ZTD与IGS-ZTD间存在系统偏差,其bias平均为-0.54cm;两者之间较差的RMS平均为1.31cm,说明GGOS-ZTD产品足以满足广大GNSS导航定位用户对对流层延迟改正的需要。将改正了系统差后的GGOS-ZTD产品用于ALBH、DEAR、ISPA测站、PALM测站、ADIS测站、YNMH测站、WUHN测站进行PPP试验,发现可明显提高定位收敛速度,尤其是在U方向上,收敛速度分别提高10.58%、31.68%、15.96%、43.89%、51.46%、14.69%、18.40%。     

基于再分析数据反演全球对流层延迟精度评估

对流层延迟是全球卫星导航系统(GNSS)定位的主要误差源之一,利用再分析数据可以精确估计天顶对流层延迟.基于欧洲中期天气预报中心提供的再分析数据集(ERA-interim),提出了利用再分析数据估计测站天顶对流层延迟(ZTD)的积分方法,并利用2018年全球范围内334个国际GNSS服务测站提供的高精度ZTD作为参考值...     

不同对流层模型对GPS定位结果的影响

对流层延迟是GPS测量的主要误差源之一,低高度角卫星的对流层延迟影响更为严重.介绍对流层延迟对GPS信号的影响和改正方法,分析现有对流层模型的优缺点和适用范围.通过试验比较各模型在不同高度角范围的改正效果,及其对GPS定位精度的影响,得到一些有益的结论.     

对流层双向时间比对及其时延误差分析

双向时间比对技术广泛应用于高精度时间同步系统中,借鉴卫星双向时间比对和流星余迹双向时间比对原理,本文提出利用对流层散射通信进行双向时间比对的思想。分析对流层散射通信延迟理论及其在高精度时间比对中的重要性,研究对流层双向时间比对技术原理及其时延误差,根据选择的3个观测站的气象数据,详细分析各站在不同计算模型下的延迟误差,并设计了一种多站对流层散射双向时间比对系统。研究表明,在对流层散射双向时间比对中,散射传输时延误差是影响比对精度的最大因素,估计理论上总时延误差在1.2ns左右。