GNSS区域对流层实时建模及应用研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nicoljoe001
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随着GNSS技术的不断发展,其应用范围不断扩大,己经广泛应用于大地测量与地球动力学、气象预报、海洋测绘、工程测量、环境监测等诸多种领域。但由于卫星信号在传播过程中受到对流层折射的影响,使得信号传播发生延迟,且传播路径发生弯曲,严重影响GNSS定位精度的提高。同时,实时化、高精度精密单点定位(PPP)需求的日益增多,对流层延迟误差成为制约PPP定位精度提高与收敛速度提升的主要误差来源,该问题引起了诸多学者的广泛关注,许多对流层经验改正模型被相继提出。在PPP解算中,干延迟通常采用经验模型进行改正,湿延迟常作为参数用估计方法得到。由于对流层延迟与测站之间存在较强的空间相关性,导致PPP收敛时间较长,且高程方向的精度提高困难。同时,由于对流层延迟具有明显的区域性,且经验模型所需要的气象参数不能够准确获得,易受到气象元素误差的影响,因而常用的经验模型在应用于小区域范围内时,会造成较大的模型误差,进而对定位精度产生较大的影响。为了克服上述问题,本文基于区域CORS网参考站实测数据,分别对对流层干分量与湿分量构建相应的非气象参数的实时区域天顶对流层延迟改正模型,以此来提高PPP定位精度以及缩短收敛时间。具体工作如下:(1)系统研究削弱或消除对流层延迟误差的数据处理方法,并对常用的对流层延迟经验模型进行比较与分析。同时,梳理和研究区域天顶对流层延迟模型的相关理论及方法,为构建区域实时对流层延迟模型提供指导。(2)提出了一种基于对流层延迟的干分量和湿分量分别建模的区域对流层实时改正模型。将对流层干分量采用加权反距离OFCs模型进行建模,同时将湿分量进行高程归化后应用顾及位置的加权反距平面拟合模型。该方法克服了气象参数误差的影响,不需要用户站的气象参数,便可以获得高精度的区域天顶对流层延迟结果,且将其作为PPP中对流层参数的先验约束,进而可以提高PPP收敛时间和定位精度。(3)基于中国广东和新疆地区CORS网实测数据,对比本文提出的方法所构建的模型与常用的参数估计方法和OFCs模型。结果表明,新构建模型在新疆和广东两个区域内获得的天顶方向的对流层延迟改正精度相当,且均比参数估计方法和OFCs模型精度提高约1cm和2cm。(4)通过实时动态PPP解算,对比分析了本文提出的模型对PPP定位精度和收敛时间的影响。对新疆和广东两个区域的最终定位结果进行综合地分析,结果表明:新模型在E、N和U三个方向的精度改进百分比的均值为40%左右,且提高收敛速度,收敛时间平均缩短10分钟左右。
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