论文部分内容阅读
对流层延迟是影响GNSS导航定位精度的重要的原因之一,目前常用的消除对流层天顶延迟误差的方法主要有参数估计法、外部修正法以及模型修正法。其中模型修正法凭借着其廉价性和普适性受到越来越多领域的专家和用户的青睐。本文在详细分析对流层延迟时空变化的基础上,且考虑到Hopfield模型在全球的精度以及欧美地区的精度较好,但在中国地区精度不好,因此在Hopfield模型的基础上建立了新的适应于中国区域的ZTD函数模型,具体研究内容与成果如下:(1)详细阐释了大气的分层与结构以及与对流层延迟建模相关的几个气象参数,分析了大气折射干分量与湿分量随海拔的变化特征,对流层干延迟直接利用Saatamonien模型计算,其精度可达毫米级。顾及到湿分量的随机性,基于探空数据,利用分层积分法提取对流层湿延迟,由此可求出了对流层总延迟值。(2)利用2008-2013年DORIS测站提供的气象数据,首先定性分析了气温、压强以及水汽压的年变化趋势,然后通过数理统计定量分析了对流层延迟与气温、压强和水汽压的相关性,发现对流层延迟与三者呈现显著性相关关系,与气温和水汽压呈现正相关,与压强呈负相关;并利用VMF1全球格网数据研究ZTD与测站位置的关系,发现对流层延迟和高程呈现负相关性,即当站点所处高程较高时,ZTD较小,对流层延迟值与高度呈反比;ZTD随纬度的增加呈现变小趋势,对流层延迟在赤道附近出现最大值,两极附近出现最小值,而对流层延迟和经度相关性很小。(3)分析了对流层天顶延迟的时间以及傅里叶变化特性,发现ZTD具有明显年周期和半年周期特性,呈现出夏季对流层延迟大,冬季小的特征。因此,在Hopfield模型的基础上,增加年周期和半年周期项,作者建立了适应于中国地区的GHop模型,利用探空数据提取的对流层延迟值作为真值,评价新模型的精度。通过与Hopfield和Saastamoinen模型两个经典的有气象参数的对流层延迟模型作比较,发现GHop模型相对于两个经典模型有较大的改进,本文通过中国地区45个探空站提供探空数据进行实例分析,结果显示Hopfield和Saastamoinen模型以及GHop模型的平均精度分别为±48.68mm、±46.84mm以及±36.8mm,GHop模型相对于Hopfield模型平均提高了24.4%,相对于Saastamoinen模型平均提高了21.4%,新模型能更好地表达对流层延迟的非线性变化过程,具有一定的应用价值。