用于GNSS信號源的大氣延遲模型建立方法研究

對流層是地面以上40km范圍內(nèi)的大氣，集中了約75%的大氣質(zhì)量和90%以上的水汽質(zhì)量。屬于非彌散介質(zhì)。對流層延遲包括干分量和濕分量。干分量是由干燥空氣引起的，占對流層延遲誤差的90%左右，并且可以非常準(zhǔn)確地預(yù)測。濕分量是由水蒸氣引起的，在大氣中分布具有不確定性，較難預(yù)測。

電離層是地球高層大氣的一部分，一般認(rèn)為電離層在離地高度60～2000km之間，屬于彌散介質(zhì)。信號的電離層延遲主要取決于電離層中的電子濃度，即單位體積內(nèi)所含自由電子的個(gè)數(shù)。電子濃度一般隨著高度和時(shí)間而變化，這種變化主要取決于太陽輻射的能量強(qiáng)度及大氣密度。對流層延遲和電離層延遲是GNSS導(dǎo)航定位中非常重要的誤差源，是影響GNSS定位精度的關(guān)鍵因素之一。Hopfield模型，Klobuchar模型是目前用于接收機(jī)的對對流層電離層延遲進(jìn)行修正的典型模型。本文給出了在信號源中加入大氣延遲誤差的模型的建立方法，解決的信號源和接收機(jī)誤差對消的問題，并且對其正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。

1用于接收機(jī)的大氣延遲模型

1.1Hopfield對流層延遲模型

Hopfield模型的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)是用全球18個(gè)臺站一年平均氣象探測資料進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上建立的。

當(dāng)信號沿斜路徑傳播時(shí)，對流層延遲誤差為：

3.2電離層數(shù)據(jù)驗(yàn)證

隨經(jīng)緯度變化的電離層誤差如下：

從表1和表2數(shù)據(jù)可以看出，通過對模型的調(diào)整，修正后的對流層殘差可以保持在2%-8%左右，電離層殘差可以保持在40%左右。對模型的調(diào)整是合適的。

4結(jié)論

使用Hopfield模型和Klobuchar模型在信號源中加入延遲誤差時(shí)，需要對模型進(jìn)行調(diào)整，防止和接收機(jī)中的誤差對消。本文給出了Hopfield模型和Klobuchar模型調(diào)整的方法，并且對其正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，調(diào)整方法合適。