大氣延遲改正模型在GPS定位測量中的精度分析

劉鋒

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系（710600）

大氣延遲改正模型在GPS定位測量中的精度分析

劉鋒

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系（710600）

對(duì)三種對(duì)流層延遲改正模型進(jìn)行分析，與不加對(duì)流層延遲改正模型的精度比較。在獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，利用得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，通過分析了解三種模型的優(yōu)缺點(diǎn)，以及不加對(duì)流層延遲改正的后果?？芍猆NB3為三種模型中精度最好的一個(gè)，對(duì)流層延遲誤差是GPS信號(hào)在傳播路徑上的主要誤差?；羰侥Ｐ团cSaas模型的精度較為接近。

UNB3模型；Hopefield模型；Saas模型；GPS單點(diǎn)定位

0 引言

當(dāng)GPS衛(wèi)星信號(hào)在經(jīng)過地球外部的大氣層傳播至地面上的GPS接收機(jī)時(shí)，無線電信號(hào)必定要受到電離層和對(duì)流層大氣折射的影響。而隨著高度的降低，大氣密度的不斷增加，其對(duì)流層延遲就會(huì)逐漸增大。有關(guān)對(duì)流層延遲的改正方法,國內(nèi)外的學(xué)者作了大量的研究,并提出了很多方法,如模型改正法、差分法、參數(shù)估計(jì)法等。在GPS的各種定位中應(yīng)用比較廣泛的對(duì)流層改正模型有Hopfield模型、Saas模型、Black模型等。

1 大氣延遲改正模型

1.1 Hopefield模型

Hopfield模型是用全球氣象探測資料進(jìn)行分析，在該模型中大氣層分為對(duì)流層和電離層兩層。在對(duì)流層中，大氣溫度下降率被假設(shè)成一個(gè)根據(jù)觀測資料得到的常數(shù)。模型采用以下公式:

1.2 Saastamoinen模型

在Saastamoinen模型中，把地球的大氣分為3層:對(duì)流層是從地面到10 km左右高度處的對(duì)流層頂，其氣體溫度假設(shè)為6．8°C／km遞減率；第二層是從對(duì)流層頂?shù)?0 km左右的平流層頂，其中把大氣溫度假設(shè)成常數(shù)；70 km以外是電離層。模型采用公式為:

1.3 UNB3模型

UNB3模型跟GPS對(duì)流層延遲和其他改正模型一樣，可分為干延遲和濕延遲兩部分。任意方向上的GPS對(duì)流層延遲改正可用下式表示:

2 算例分析

算例數(shù)據(jù)來源于SOPIC網(wǎng)站下載的WUHN和BJFS站的觀測數(shù)據(jù)。試驗(yàn)采用附加三種對(duì)流層改正模型以及不加對(duì)流層改正模型的改正程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。表1為P268點(diǎn)與P188兩個(gè)參考站的真實(shí)坐標(biāo)。

表1 參考站的真實(shí)坐標(biāo)

上述所得數(shù)據(jù)所做四組數(shù)據(jù)X、Y、Z坐標(biāo)差最大值和最小值以及中誤差如表2所示。

通過上述圖表及數(shù)據(jù)得到以下結(jié)論：Hopefield模型和Saas模型對(duì)對(duì)流層誤差改正有很好的相關(guān)性呈相同的變化趨勢；UNB3模型總體上要優(yōu)于另外兩種模型；在數(shù)據(jù)二次結(jié)算后發(fā)現(xiàn)Saas模型的中誤差要小于Hopefield模型的中誤差，說明Saas模型要略微優(yōu)于H模型；通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出對(duì)流層延遲的誤差主要影響的是X、Y坐標(biāo)，在H方向上的影響不大。

表2 坐標(biāo)差最大值和最小值以及中誤差

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