一种低仰角对流层折射修正的新方法

大气折射效应引起电波传播延迟和路径弯曲,测量数据对流层折射修正的精度直接影响到飞行目标轨(弹)道确定的精度。考虑到对流层折射修正的精度和效率以及5°以下低仰角数据传统修正方法具有较大的误差,通常不对测量数据进行实时对流层折射修正,这使得实时定位的精度受到较大影响。文中提出了一种基于光电传播几何路径迭代的对流层折射修正新方法,解决了修正精度和实时性不能兼顾的问题。经大量无人机校飞和载人航天工程外场实测数据验证,该算法能够实时有效地消除低仰角对流层折射偏差,对高仰角测量数据的对流层折射修正亦具有较高的精度。

GPS精密相对定位中用分段线性法估算对流层折射偏差的影响

在概述对流层折射的基础上，介绍了分段线性方法及其理论，然后根据实测数据，利用此方法进行比较分析，得出对流层折射对中等长度基线所构成的ＧＰＳ网存在着尺度上的影响，这一影响可分为两部分：固定误差和比例误差。但主要体现在尺度误差的比例部分上，大约为０．５×１０８。

GPS定位中对流层折射率随机模型的研究

分析了ＧＰＳ相对定位中对流层折射的特点，概述了目前所采用的几种确定性参数对流层折射估计和随机过程参数对流层折射估计方法。根据实测数据处理结果，分析比较了几种确定性模型和随机过程模型对ＧＰＳ相对定位精度的改善作用。结果表明：对流层折射的多参数确定性模型和随机参数模型对基线分量的重复性，特别是高程分量的重复性有明显改善；在大多数情况下，尤以随机参数模型为佳，其垂直分量的重复性精度较单参数模型可提高一倍左右。

低仰角对流层折射修正快速算法

大气的折射效应引起电波传播延迟和路径弯曲,测量数据对流层修正的精度直接影响到飞行目标轨(弹)道确定的精度。考虑到对流层折射修正的精度和效率以及5°以下低仰角数据传统修正方法具有较大的误差,通常不对测量数据进行实时对流层折射修正,这使得实时定位的精度受到较大影响。研究设计了一种能够应用于实时数据处理快速有效的对流层折射修正迭代算法。经大量外场实测数据验证,该算法能够有效地消除低仰角对流层折射偏差,对高仰角测量数据的对流层折射修正亦具有较高的精度。

估计对流层折射的随机过程方法研究

目前,许多较大尺度的GPS网已投入应用。由于各个GPS接收站间基线较长、高度不同,使得一般的估计对流层折射改正模型限制了GPS定位精度的进一步提高。为此,提出了一种基于较大尺度GPS网的提高对流层折射改正精度的随机过程方法,同时也给出了采用最小二乘估计的实现方法,并分析了主要参数的影响和选择范围。

一种对流层折射误差的实时简化修正方法

对流层折射误差是影响雷达测量定位系统精度的主要因素之一。针对VMF1(Vienna Mapping Function 1)用于对流层折射误差修正时存在的实时性差、分辨率低的问题,引入GPT2w模型并提供分辨率为1°×1°的相关参数,结合Saastamoinen模型构建形成SG-VMF1模型。基于新模型和映射函数法的计算原理,对4个IGS(International GNSS Service)测站在不同高度角时的对流层折射误差进行估算,并与射线描迹法的计算结果进行对比分析。结果显示:以结合IGS实测气象数据的射线描迹法的计算结果为基准时,利用SG-VMF1模型及相关理论计算的结果在高度角大于6°时RMS值可达到0. 4 m,在高度角大于30°时RMS值可达到0. 1m,计算方法可行有效,且具有实时性和较高的分辨率。

基于射线描迹法的对流层折射率模型和映射函数精度分析

介绍了Hopfield模型和分段模型两种常用的对流层折射率模型,以及在对流层折射误差修正中广泛应用的NMF(Neil Mapping Function)、VMF1(Vienna Mapping Function 1)和GMF(Global Mapping Function)3种映射函数。根据IGS(International GNSS Service)提供的2017年中国地区11个测站的数据,通过引入射线描迹法参与相关计算,分别对比研究2种折射率剖面模型和3种映射函数在对流层折射误差修正中的精度差异,并分析随高程和仰角变化的特点。研究结果表明,为对流层折射误差修正时的计算模型选取提供参考价值。

对流层电波折射误差高精度实时修正

介绍了利用对大气中水汽含量敏感的微波辐射计,在电波传播路径上实时测量大气辐射亮温直接进行折射误差修正的方法。该方法是在电波传播路径上直接获得折射修正信息样品的,不受大气时变特性和水平不均匀性的影响,因而可提高修正精度。在天顶方向湿项折射误差实时修正精度可达厘米级。

气象参数对对流层折射影响的相关研究

对流层折射是卫星导航测量的重要误差源之一。针对卫星导航仿真系统高精度和强实时性的要求,本文利用Hopfield模型和Saastamoinen模型分析了不同气象环境下气象参数对计算对流层天顶折射的影响。研究表明天顶折射量是各气象参数的增函数,在相同气象环境下,对各气象参数的敏感度各不相同。当气象环境改变时,敏感度的变化也不相同:气温的敏感度变化幅度最大,相对湿度次之,而大气压的敏感度保持不变。在此基础上利用距离平方反比插值方法栅格化气象站资料建立全国范围的气象环境。栅格数据的应用可将因气象参数的不准确而导致的对流层天顶折射量误差减小一个量级,对于提高卫星导航仿真系统的精度具有重要意义。

预报对流层大气折射误差的新公式

基于理论,把计算折射误差中的转换函数描述为通用归一化仰角函数和地面折射率(N0)常数或总折射率(NT)常数,从而给出了以N0为先验值或以NT为先验值的预报公式,(11)式或(12)式。实例证明,N0法的预报误差不大于2%,有时可小于1%,NT法的预报误差小于10-3量级。引入通用归一化仰角函数是改善预报误差的主要原因。NT预报公式可作为计算距离误差的简便而精确的公式,应用于GPS和星载SAR等测量系统。

测量雷达对流层大气折射误差修正方法研究

测量雷达在跟踪测量飞行目标时,受对流层大气折射影响会导致其测量产生误差。就测量雷达对流层大气折射误差进行了分析,阐述了误差产生原因及修正模型,同时根据实际提出了一种适应海上环境的对流层大气折射修正模型,在实际雷达测量中得到了有效利用并验证了其可行性。

GPS定位中的对流层模型分析

系统地分析对流层延迟特性在GPS导航中造成的定位误差,并主要介绍目前卫星定位领域主要应用的一些对流层折射修正模型。基于霍普尔德模型和萨斯塔莫宁模型,提出一种在缺少实测气象参数条件下,使用的简单对流层延迟修正模型。利用Matlab仿真软件对静态和动态接收机实测数据进行分析。结果表明,无气象参数的简单修正模型可以消除70%左右的对流层影响,有效地提高GPS的定位精度。

预报对流层距离误差的新方法

基于对流层折射的准实测值,讨论了指数大气模型的合理性。根据9km高空折射率值的稳定性,总结出一种预报距离误差的简易方法;并从理论和实测上,讨论并验证了该法的精度。此外,还给出了统计回归折射误差的新参量并验证了它的有效性,特别是对距离误差的改进。

对流层经验映射函数模型精度分析

针对我国卫星测控系统统一S频段(Unified S Band,USB)设备对流层折射误差修正问题,引入了目前在全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)等技术领域应用广泛的2种对流层经验映射函数模型:Neill映射函数(Neill Mapping Function,NMF)和全球投影函数(Global Mapping Function,GMF),利用国内4个不同纬度USB设备的实测跟踪数据计算了上述2种模型的距离对流层折射误差,并以基于测站局部探空数据的射线描迹法计算结果为基准,分析了2种模型与基准的偏差以及两模型之间的互差。实测数据的计算结果表明,2种模型完全可应用于USB设备测距对流层折射误差修正;NMF模型和GMF模型在我国中高纬地区的精度优于低纬地区,跟踪仰角大于30°时,所有地区的修正偏差均小于15 cm;NMF模型和GMF模型的距离修正量互差随跟踪仰角的增加而迅速减小,10°以上仰角二者互差小于1 cm。

电波大气折射误差精细化修正系统设计与验证

针对高轨卫星S/Ka频段厘米级高精度测距系统大气折射误差修正需求,设计了可工程化实现的大气折射误差精细化修正系统.系统主要通过基于微波辐射计的微弱微波辐射信号接收技术、自定标技术、湿延迟模型构建、折射率模型构建提高对流层环境探测精度,通过基于GNSS硬件延迟估计技术研究提高电离层环境探测精度,进而提升大气折射误差修正精度.在我国青岛、海口、昆明、拉萨及满洲里五个典型气候地区的试验数据分析表明:对流层折射率误差均方根偏差约为3.64 N单位,较大的地区为海口和青岛,分别为6.3 N单位和5.2N单位,且试验期间不同时刻的折射率误差差距较大,体现了沿海地区气候时空变化较为明显的特性;电离层垂直电子总含量平均值为1.19 TECU,较大的地区为昆明和海口,分别为1.4 TECU和1.92 TECU,体现了低纬度地区电离层变化较为剧烈的特性.大气折射误差精细化修正系统可以提供高精度的对流层、电离层折射修正值,验证内容和结果具有代表性,可以为高轨卫星高精度测定轨提供支持.

基于对流层电波传播的雷达俯仰角误差分析

电磁波在对流层大气中传播时会造成传播方向发生改变,使雷达测量定位的俯仰角带有一定的误差,对实战有重大影响。通过对对流层折射现象的分析,找出具体的影响因素,并预测误差的具体值,为消除误差的影响起到较好的作用。

深空站大气折射修正模型建模及试验验证

针对现有对流层大气折射模型在特定地区适应性不强的问题,基于电波大气折射效应原理及经典大气模型,分析了对流层大气折射误差估计模型及其投影函数,用历史气象数据分析了某地区气候特点,证明了修正模型在该地区应用的可行性。然后,利用多项式拟合方法得到了深空站地区大气折射统计模型,利用非线性回归方法得到了深空站地区大气折射修正量的解析近似模型。最后,用实测数据对以上两个修正模型进行了试验验证。验证结果表明,统计模型稳定可靠,解析近似模型测量精度高,能够满足不同条件下深空测控及VLBI观测中电波折射修正的需求。

GPS伪距改正及精密动态单点定位精度分析

给出了GPS伪距定位在动态模式下的改正模型 :对流层折射延迟、电离层延迟改正、地球自转改正、相对论效应改正、卫星天线和接收机天线改正、固体潮改正。并针对单频GPS接收机进行动态伪距定位的试验 ,分析了各项改正对GPS伪距定位的精度影响及综合改正后的精度分析。

GPS水准精密高程测量关键技术

基于影响GPS水准精密高程测量的2个重要因素:对流层折射和GPS高程转换,介绍了对流层折射模拟的方法,主要有单参数法、随机过程方法和随机过程的分段线性方法.实例分析表明,随机过程的分段线性方法模拟效果较好;GPS高程转换常用数学模型拟合法和神经网络方法,提出了二次曲面拟合法与BP神经网络方法相结合的混合转换法,工程实例应用说明,该方法应用效果良好.

用GPS技术监测南极大陆运动

通过与其他高精度测量技术比较，认为GPS技术是用于南极大陆运动监测的最有力手段。在经过实际数据处理之后，得出了一些旨在提高数据处理精度的建议。最后通过分析在南极这种特殊环境下影响GPS精度的几个因素，得到了一些有利于提高GPS野外观测精度及数据处理精度的结论。