gps定位系统中的几种对流层模型

《gps定位系统中的几种对流层模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、GPS定位系统中的几种对流层模型GPS定位系统中的几种对流层模型朱国辉,张大鹏,戴钢,张宁(北京交通大学电子信gT-程学院网管中心,北京100044)摘要:对流层折射对GPS定位精度产生重要影响.着重介绍了目前卫星定位领域主要应用的一些对流层折射修正模型.关键词:GPS;差分改正;EGNOS;WAAS;对流层模型中图分类号:P224文献标识码:A文章编号:1008—9268(2006)04—0036—031前言电离层延迟是GPS定位中的一个主要的误差源,由于电离层而产生的在天顶的传输路径中可以产生2m的误差,在低于lO度仰角的传输路径中可以产生20m的传输误差.由于对流层误差的引入,GP

2、S定位误差可以达到10m或者是更多.对流层折射对观测值的影响,可分为干分量与湿分量.干分量主要与大气的温度与压力有关,而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度有关.对于干分量的影响,可通过地面的大气资料计算;湿分量目前尚无法准确测定.对于输送短的基线(<50kin),湿分量的影响较小.关于对流层折射的影响,一般有以下几种处理方法:(1)定位精度要求不高时,可不考虑其影响.(2)采用对流层模型进行改正;(3)采用观测量求差的方法.与电离层的影响相类似,当观测站间相距不远(<20kin)时,由于信号通过对流层的路径相近,对流层的物理特性相近,所以对同一卫星的同步观测值求差,可以明显

3、地减弱对流层折射的影响.以下介绍几种电离层模型:△E一(48T10e,tgEⅡ一1.16—0.15×10一h+0.716×10h一×PXp(一372465+0.213166一0006256908t;)h为测站海拔高E为卫星高度角,t,rh为测站大气压,摄氏温度和相对湿度T为绝对温度为水蒸汽压3Hopfield模型在Hopfield模型中,总的延迟可以被分解为两个部分.大部分的参数与saastaamoinen模型一样,E是卫星仰角.舻㈣一Sln√E十b.Z(40l36+148.72(T一273.16)}一毒?2Saastam.inen模型4WAAS系统对流层修正模型.0.002277△阳一

4、一■五一[(+o.一]其中:E一E+△E36收稿日期:2006-03-33对流层延迟随温度,压力和相对湿度而变.对于对流层延迟,接收WAAS信号的接收机采用测定随季节变化的平均信号延迟(对于仰角大于5度的卫星有效),计算如下:tE:Orop(,l,,d,E)一GNSSWorldofChina/2006.4【(1^)0<h~1500l(_a1.5hh>1500lsin(E+0.35.)其中h是用户的海拔高度(单位m),是用户所处的纬度(单位度),d是一年内的天数.其它参数如下:".一1.264×10一/ma1.5—1.509×10一/m"N一2.133×10一/m"Co(SNs

5、)一2.506×(1+0.001258Ns)r1.5(8Ns,h)一2.484×(1+0.O015363e～NN)8Ns=3.61×10一.hcos[2n(d—d^)/365]+II{一0.8225+0.1cos[2n(d--d~)/365]}f152一1335,f213(NorthHemisphere)一130(SouthernHPisphere)WAAS对流层模型是用温度,压力和相对湿度测量值所获得的精度和用地球折射率全球平均值所获得的精度之问的折衷产物.根据地球表面的全球平均折射率估计的延迟会产生误差,误差的标准偏差大约是真实延迟的8.如果把用户的纬度,海拔高度,季节和仰角都考虑进

6、去,对于对流层延迟估计值改善25%来说,这个标准偏差可降到6.5EGNOS系统对流层修正模型EGNOS系统用经典的经验公式来计算对流层延迟,这个函数基于接收机高度和五个气象参数(气压,温度,水蒸气压,温度下降率,水蒸气下降率),这些参数利用多年的季节和时间的数据的平均值,这些数值还与接收机所处的经纬度和时问有关系.d一(+,)×MF(a)其中:d是天顶的"干"空气延迟d,是天顶"湿"空气延迟MF(a).是与接收机卫星仰角有关的对天顶总延迟的映射函数.天顶的"干"和"湿"空气的延迟计算公式为:一幻[一]志d-,一[一]2006.4/全球定位系统其中:g一9.80665m/sH是对海平面接收

7、机高度(m)丁是对海平面的温度值(K)是温度下降率(K/m)Rd一287.054J/kg/K水蒸气湿度下降率Z是对海平面的"干"空气的延迟,是对海平面的"湿"空气的延迟10～k1RdP厶dr"——一g其中:k1—77.604K/mbarP海平面气压(mbar)g一9.784m/s10一k2Rd,,eg(+1)一J8Rd一丁其中:k2—382000K/mbare是水蒸气压(mbar)表1平均值Latitude(o)AP(mbar)AT