基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计

该文针对传统对流层延迟模型和射线描迹法在估计对流层延迟方面的局限性,如效率低、成本高、精度受地表参数和探空数据限制等不足,提出一种基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计方法。该方法结合中纬度大气模式气象参数公式和UNB3m气象参数模型,改进了射线描迹法中折射率剖面的计算,克服了气象数据对射线描迹法的限制。选取亚洲地区10个站点2012年的气象数据,分别采用改进射线描迹法和传统对流层延迟模型估计各个站天顶方向至 高度角区间15个方向的对流层斜延迟,并与基于探空数据获取的对流层斜延迟真值进行比较,计算结果表明该方法的估计精度优于传统对流层延迟模型,为非气象数据情况下对流层斜延迟实时估计提供了新的思路。     

低仰角下对流层散射斜延迟估计方法

对流层斜延迟是对流层散射双向时间比对系统的主要误差来源,目前尚未有对系统中对流层斜延迟进行精确估计的模型。为精确估计斜延迟,引入电磁波射线描迹法,并利用Hopfield天顶延迟模型中折射率计算方案改进描迹法,以克服该方法对探空数据的依赖。首先,根据北纬35 ~37范围内的3个测站2010~2012年的实测气象数据和天顶延迟数据,验证 模型精度范围小于35 mm;然后,将3个测站按相互基线距离的不同分为3组比对站,利用改进后的模型结合2012年的气象数据,计算了在0~5入射角下,一年的斜延迟,并得出最大斜延迟对应的年积日和入射角。计算结果表明,3组比对站的最大单向斜延迟为24.94~45.37 m。在双向比对抵消90%的情况下,时间延迟为3.1~5.7 ns;相互抵消95%时,时间延迟为1.5~2.9 ns。     

低仰角对流层散射斜延迟实时估计方法

针对缺乏气象数据情况下低仰角对流层散射斜延迟的实时估计问题,该文提出一种基于射线描迹的对流层斜延迟估计方法。该算法利用UNB3m模型获取大气气象参数,建立了对流层大气折射率剖面模型,克服了气象数据对射线描迹法中折射率计算的限制。选取亚洲地区8个国际GNSS服务(International GNSS Service, IGS)测站2012年的实测气象数据,计算对流层大气折射率剖面,验证了对流层延迟模型的精度小于25 mm;选取基线距离适宜的3个测站分成3组散射通信比对站,利用射线描迹法计算了其在0--5 入射角下全年的斜延迟,计算结果表明：3组比对站最大单向传输斜延迟为22.38-- 48.37 m;在进行双向时间比对相互抵消95%的情况下,时间延迟为3.73 --8.07 ns。     

GPS定位中4种对流层延迟修正模型适应性分析

系统地分析了对流层延迟特性及其误差改正模型的精度及适应性.对GPS信号的对流层延迟误差产生机理进行了理论分析;对常用的4种对流层误差改正模型:霍普菲尔德(Hopfield)模型、萨斯塔莫宁(Saastamoinen)模型、Black模型及Egnos模型的特点及建模方法进行了详细论述;利用从GPS技术权威支持机构Crustal Dynamics Data Information System(CDDIS)得到的GPS对流层相关数据,定量分析了4种对流层误差改正模型的精确性及适用性条件.最后,为对流层延迟改正模型的选择给出了结论性的意见,所得结果为GPS精确定位时对流层延迟改正模型的选择提供了理论依据,具有工程应用参考价值.     

利用RTKLIB提取对流层延迟方法与精度评估

全球卫星导航系统可以进行精确的水汽估算,能够成功地应用于天气预报中,比如数值天气预报模型.利用精密单点定位技术提取天顶对流层延迟,采用RTKLIB开源软件进行静态精密单点定位解算并提取天顶对流层延迟估值,并与国际GNSS服务IGS提供的参考值进行比较,评估其对流层解算精度.选取中国3个IGS观测站数据进行试验,结果表明...     

基于济南地区的对流层湿延迟模型对比研究

为提高济南地区对流层路径湿延迟测量精度,改善此地区大气折射修正误差,进一步提高该地区导航、定位、测控雷达等无线电测控系统的精度和性能,文中以济南站全球电信系统（Global Telecommunications System,GTS）探空数据计算的天顶湿延迟、斜路径湿延迟为比较基准,比较分析了利用Marcor技术、Hopfield模型、Ifadis模型所得到的对流层天顶湿延迟和斜路径湿延迟.比较结果表明:利用Marcor技术所得到的天顶湿延迟和斜路径湿延迟比其他模型得到的精度高,且仰角越低,斜路径湿延迟相对精度越高.这表明Marcor技术在济南地区具有很强的适用性,是获取高精度对流层湿延迟有效手段之一,有望逐步取代气象探空技术在工程中应用.     

区域导航对流层延迟误差修正模型研究

本文研究了电波大气折射理论，分析了传播误差因素，阐述了区域导航信号的传播路径与 GNSS 卫星导航的不同，论述了对流层延迟对区域导航信号测量精度的影响，设计了满足区域导航系统应用需求的对流层延迟误差修正模型，并通过仿真研究，验证了所设计区域导航对流层延迟误差修正模型的可行性，并给出了该模型在远距离低仰角和近距离高仰角下的误差修正能力。     

对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计

对流层斜延迟是对流层散射双向时间比对中一个重要误差源,该文提出一种对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计方法。通过GPT2w模型计算测站气象数据,克服对流层斜延迟估计中对实时气象数据的依赖。针对Hopfield模型中固定的对流层散射顶层高,利用几何方法计算动态对流层散射顶层高,以解决对流层散射双向比对的实际应用问题。选取日本地区3个测站,两两进行比对,在验证Hopfield模型精度后,计算3组比对站在不同入射角和不同时间的对流层斜延迟。计算结果表明,对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟呈现出随比对距离增大而增大,随入射角增大而减小的特性,并且四季变化特性也比较明显。3个比对站的对流层散射斜延迟10~35 m之间,经比对抵消90%后的时间延迟为3.5~11.8 ns。     

一种对流层散射通信斜延迟估计方法

为实现对流层散射通信的实时性,针对散射通信延迟估计问题,提出了一种不事先进行信道测量的对流层通信延迟计算方法。首先利用全球压力和温度2（GPT2）模型计算气象数据,然后采用射线描迹法对大气层分层并积分求和,最后计算出对流层散射通信延迟。采用与射线描迹法相结合的方法,摆脱了射线描迹法对探空数据的依赖。最后选取我国三个典型测量站数据进行算例分析,计算结果与我国对流层延迟实际分布特征相吻合,为研究在不事先进行信道测量的情况下计算对流层散射通信延迟量提供了一种新思路。     

基于自适应MIMO技术的深空探测对流层延迟预测

在深空探测中探测信号经过对流层延迟后在接收机端信号将出现一定程度的时延，影响探测精度。现有方法主要通过网格模型、空间模型实现时延预测，但由于区域差异导致模型准确度受限，预测精度仍有改进空间。提出了一种基于自适应多输入多输出（MIMO）信号的深空探测对流层延迟预测模型。基于单一收发天线模拟卫星信号MIMO传输方式，然后构建自适应卡尔曼滤波器，通过自适应调整MIMO信号分量权重系数的方法选取最优传输路径以实现对流层延迟量的预测。参与测量的卫星数目为4颗，在不同信噪比以及改变MIMO通道数目情况下开展实验，研究自适应MIMO模型的准确度和实际测量误差。实验结果表明，新方法相对于GPT2模型、GPT2w模型以及实时导航定位中常用的UNB3模型、EGNOS模型的预测精度有较大提高。     

单台地基卫星导航接收机测量对流层斜延迟

针对传统差分GPS技术和探空技术在监测对流层方面的局限性,如效率低、成本高、可移动性差等缺点,给出基于精密单点定位方法实现单台地基卫星导航接收机测量对流层斜延迟的方法。精密单点定位方法克服了传统方法的局限性。以单台地基GPS接收机的观测数据为例进行处理,获取对流层斜延迟,并与基于探空数据由射线描迹方法获得的对流层斜延迟进行对比。对比显示单站地基GPS接收机的测量结果与探空的结果大小相符,有很强的相关性,且相关系数都在0.99以上。结果表明:该方法是正确可行的。     

三种全球对流层改正模型特性分析

使用对流层改正模型进行GPS对流层延迟改正是目前常用的方法。本文介绍了适用于全球范围的三种对流层延迟改正模型：WAAS模型。EGNOS模型和UNB3模型。对三种模型的建立方法与模型参数进行了介绍与分析．并通过数据分析．比较了三种模型受高度角、时间,纬度因素影响的不同特性．根据各模型的特性分析结论,指导具体工程应用中对流层模型的选择使用．具有实际工程意义。     

局域精密大气建模及分析

局域精密大气建模技术对精密单点实时动态定位（PPP-RTK）技术实现快速模糊度固定具有重要意义。以西安地区自建监测站的大气延迟数据作为数据源,使用线性拟合法作为建模方法,获取西安地区的大气延迟分布模型并对模型精度进行评估。结果表明,使用线性拟合法及区域测站大气延迟数据进行区域精密大气建模具有可行性;线性拟合法得到的区域大气模型对流层精度为7 mm,电离层精度为1.44 cm。     

北斗系统对流层延迟改正模型精度分析

北斗系统是我国自主研制的卫星导航定位系统,为提高该系统的定位精度,必须对其误差源引起的定位误差进行修正。对流层延迟是影响北斗卫星定位精度的误差源之一,它是由对流层大气对卫星信号的折射而引起,因此需要进行对流层延迟改正,其改正精度将直接影响卫星的定位精度。针对目前导航系统常用的3种对流层延迟模型,利用公认的电波射线描迹法进行比对,得到了各个模型的特征和适用范围,从而为我国北斗导航卫星定位应用中的对流层延迟模型选择奠定基础。     

一种用于中国地区的对流层天顶延迟实时修正模型

针对目前对流层延迟修正受限于探空数据不足导致修正效率低的问题,该文结合Saastamoinen和GPT2w模型构建形成组合模型Sa+GPT2w模型,通过利用GPT2w模型提供的高精度气象数据,实现中国地区对流层天顶延迟(ZTD)的实时修正,克服对探空数据的依赖,并用实测数据对计算结果进行验证。以IGS提供的中国地区2015至2017年ZTD时间序列为评估标准时,Sa+GPT2w模型(bias: 1.661 cm, RMS: 4.711 cm)的精度较同等条件下的Sa+EGNOS, Sa+UNB3m和Hop+GPT2w模型分别提升50.5%, 41.9%和37.1%;以GGOS Atmosphere 2017年ZTD数据为标准时,Sa+GPT2w模型(bias: 1.551 cm, RMS: 4.859 cm)的精度相对同等条件下的另3种模型分别提升49.5%, 38.5%和46.8%;最后对Sa+EGNOS, Sa+UNB3m和Sa+GPT2w模型在ZTD修正中误差结果的时空分布特征进行分析。研究结果可为在中国地区的导航定位、大气折射研究中,应用不同气象参数模型进行ZTD修正的有效性和可能达到的精度提供参考。

     

用于GNSS信号源的大气延迟模型建立方法研究

对流层是地面以上40km范围内的大气,集中了约75％的大气质量和90％以上的水汽质量。属于非弥散介质。对流层延迟包括干分量和湿分量。千分量是由干燥空气引起的,占对流层延迟误差的90％左右,并且可以非常准确地预测。湿分量是由水蒸气引起的,在大气中分布具有不确定性,较难预测。     

一种消除合成孔径雷达高度计延迟校正中残余误差的新算法及仿真验证

合成孔径雷达高度计可以获得比传统雷达高度计更高的测量精度,延迟校正是其中的核心技术。在雷达收发脉冲的间隔内,由于卫星运动,目标与雷达之间的距离变化会带来残余误差,这点在现有的延迟校正算法中都未考虑。该文研究了垂直速度和水平速度对延迟校正的影响,建立了合成孔径雷达高度计的延迟校正模型,提出了一个新的延迟校正算法,消除了卫星垂直速度和水平速度带来的残余误差。最后通过计算机仿真进行了验证,仿真结果表明,该文提出的算法可得到准确的校正结果。     

基于状态协方差阵加权的GPS PPP应用研究

精密钟差以及天顶对流层时延是GPS PPP解算的重要参数.本文通过在PPP数据处理过程中加入基于更新迭代的状态协方差阵作为取权因子，分别在高精度时间比对和天顶对流层时延方面利用单向滤波以及双向加权滤波对PPP解算的钟差及对流层时延进行估计与分析.结果表明，在零基线比对方面，经加权估计的钟差标准偏差优于单向结果，提高在30%以上；在时间比对方面，利用加权估计的钟差与国际权度局发布的钟差在频率稳定度上水平相当；最后，在天顶对流层时延估计方面，两种方法相对于IGS分析中心公布的天顶对流层时延的残差均方根误差中，加权估计的天顶对流层时延也略有提高.     

MIMO信道估计在对流层散射中的性能分析

将MIMO与对流层散射通信相结合。首先阐述了对流层散射信道的衰落特性,建立了MIMO对流层散射信道的信道模型,并给出了具体的仿真步骤。然后,根据散射信道的特性研究了MIMO基于训练序列的信道估计,重点分析了最小二乘(LS)和最小均方误差(MMSE)估计算法,并针对不同算法的性能进行了仿真分析比较。结果表明,在对流层散射通信中,良好的信道估计能使发送数据在接收端被正确地恢复接收,提高了系统性能。     

GPS动态定位的对流层改正模型

本文推导了一种适合于ＧＰＳ动态定位的对流层改正模型。理论分析和模拟计算表明，其改正精度与采用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ模型相同，而计算方法要简单得多。