本發(fā)明公開(kāi)了一種顧及對(duì)流層殘余延遲的GNSS隨機(jī)模型建立方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域。通過(guò)衛(wèi)星高度角與天頂對(duì)流層厚度計(jì)算出衛(wèi)星信號(hào)在對(duì)流層中的傳播距離，進(jìn)而給出天頂映射函數(shù)來(lái)計(jì)算對(duì)流層殘余延遲量，隨后將對(duì)流層殘余延遲納入隨機(jī)模型中給出計(jì)算衛(wèi)星觀測(cè)值方差的方法，有效反映了未建模誤差的特性，可以提高精密單點(diǎn)定位的精度和可靠性。具體包括以下步驟：(1)根據(jù)測(cè)站位置確定其天頂方向的對(duì)流層厚度H，并獲取衛(wèi)星高度角E；(2)計(jì)算衛(wèi)星在對(duì)流層中的傳播距離S；(3)計(jì)算天頂映射函數(shù)的具體取值k；(4)確定對(duì)流層殘余延遲量；(5)根據(jù)對(duì)流層殘余延遲確定衛(wèi)星的方差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域，涉及衛(wèi)星定位精度的問(wèn)題，主要解決衛(wèi)星觀測(cè)值中的對(duì)流層殘余延遲量對(duì)定位精度影響的合理削弱問(wèn)題。

背景技術(shù)

精密單點(diǎn)定位(PPP)集成了標(biāo)準(zhǔn)單點(diǎn)定位和相對(duì)定位的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的定位精度，已被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。由于衛(wèi)星的解算精度與隨機(jī)模型具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)關(guān)系，對(duì)觀測(cè)量確定合理的隨機(jī)模型，可有效降低各種系統(tǒng)殘余誤差的影響，提高定位的精度。

常用的隨機(jī)模型主要有等權(quán)模型、高度角定權(quán)模型、信噪比定權(quán)模型、驗(yàn)后方差模型等。等權(quán)模型認(rèn)為同類觀測(cè)值(載波或偽距)的方差是相等的，并且彼此間相互獨(dú)立，但是由于衛(wèi)星觀測(cè)量受誤差源的影響，不同衛(wèi)星的觀測(cè)值精度是不同的，當(dāng)定位環(huán)境及信號(hào)強(qiáng)度變化較大時(shí)，不能滿足精密加權(quán)定位的要求，因此等權(quán)模型不符合實(shí)際。驗(yàn)后方差模型根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒o定觀測(cè)值方差，通過(guò)平差后得到的一些信息，來(lái)估計(jì)各類觀測(cè)值的方差和協(xié)方差，雖然驗(yàn)后方差模型能明顯提高解算精度，但是加劇了數(shù)據(jù)處理的計(jì)算量，尤其在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理中幾乎不可能，不利于衛(wèi)星定位的實(shí)時(shí)解算。目前，PPP中最常用的定權(quán)模型多基于衛(wèi)星高度角和信噪比的隨機(jī)模型。基于衛(wèi)星高度角的隨機(jī)模型認(rèn)為衛(wèi)星高度角越大，觀測(cè)值質(zhì)量越好，則相應(yīng)衛(wèi)星觀測(cè)值精度越高，通常是構(gòu)造一個(gè)隨衛(wèi)星高度角單調(diào)遞增的函數(shù)對(duì)觀測(cè)值的方差進(jìn)行估計(jì)。基于信噪比的隨機(jī)模型認(rèn)為信噪比越大，信號(hào)質(zhì)量越好，觀測(cè)值精度越高。然而高度角模型和信噪比模型均是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?duì)模型的構(gòu)建沒(méi)有給出具體的數(shù)學(xué)或物理方面的依據(jù)，其可靠程度取決于數(shù)據(jù)的質(zhì)量，因此很難客觀地反映未建模誤差的特性。

衛(wèi)星信號(hào)傳播過(guò)程中，高度角不同的衛(wèi)星受到大氣延遲誤差的影響也不同，高度角低的衛(wèi)星往往具有更大的大氣層延遲誤差，其觀測(cè)值精度也較低。在精密單點(diǎn)定位中，采用雙頻消電離層組合有效消除了電離層延遲，對(duì)流層延遲誤差采用模型改正后還存在大量的殘余誤差，成為影響衛(wèi)星定位精度的主要因素。因此，將對(duì)流層殘余延遲考慮在隨機(jī)模型中，建立一個(gè)綜合考慮對(duì)流層殘余延遲和偶然誤差的隨機(jī)模型對(duì)于提高精密單點(diǎn)定位的精度具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

在精密單點(diǎn)定位的觀測(cè)值中還存在大量的對(duì)流層殘余延遲，現(xiàn)有的隨機(jī)模型難以準(zhǔn)確反映對(duì)流層殘余延遲對(duì)觀測(cè)值精度的影響，嚴(yán)重制約了精密單點(diǎn)定位精度的提高。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種顧及對(duì)流層殘余延遲的GNSS隨機(jī)模型建立方法用于解決精密單點(diǎn)定位中現(xiàn)有隨機(jī)模型難以反映對(duì)流層殘余延遲影響觀測(cè)值精度問(wèn)題。為達(dá)此目的：

本發(fā)明提供一種顧及對(duì)流層殘余延遲的GNSS隨機(jī)模型建立方法，具體包括以下步驟，其特征在于：

步驟一，根據(jù)測(cè)站位置確定天頂方向的對(duì)流層厚度H，并獲取衛(wèi)星高度角E；

步驟二，計(jì)算衛(wèi)星在對(duì)流層中的傳播距離S；

步驟三，計(jì)算天頂映射函數(shù)的具體取值k；

步驟四，確定對(duì)流層殘余延遲量Δ；

步驟五，根據(jù)對(duì)流層殘余延遲確定衛(wèi)星的方差。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟一中，衛(wèi)星高度角E根據(jù)衛(wèi)星坐標(biāo)及測(cè)站坐標(biāo)計(jì)算得來(lái)；天頂方向?qū)α鲗雍穸菻的取值根據(jù)測(cè)站的緯度確定，其計(jì)算公式為

式中，H的單位為km，表示緯度的值，[·]表示取整函數(shù)。