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。     

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...     

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。     

基矛MATLAB GUI的水汽自动处理系统的设计与实现

在利用GAMIT软件解算得出对流层总延迟ZTD的基础上．通过MATIABGUI各控件的布局设计及其回调函数的编写,利用MATLAB的图形用户开发环境（GUIDE）设计实现了水汽自动处理系统。本系统具有气象数据查询,日期与年积日转换,利用GPS气象数据及探空气象数据计算水汽总量及水汽变化分析等功能．可避免使用复杂的程序运算得出天顶静力学延迟ZHD,天顶湿延迟ZWD等气象要素。同时具有界面友好,操作简单,可移植性强等特点,为使用者提供了方便的,可视化的气象数据查询及水汽总量计算方法,具有良好的实际应用价值。     

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。     

微波辐射计与GPS 联合反演大气折射率

地基单站微波辐射计是被动反演对流层大气折射率剖面的一种有效设备,亮温是其进行反演的基础量.地基单站GPS(Global Position System)接收到的低仰角信号的斜路径延迟也是进行对流层折射率剖面反演的基础量.由于对流层的中低层大气变化较大,以上两种设备对其折射率的反演误差较大.将地基单站微波辐射计与地基单站GPS两种设备的实测数据相结合,建立联合反演模型,可以综合两种探测设备对大气不同层结的敏感性,有效改善对流层中低层折射率的反演精度.对太原和青岛两个地区历史探空数据的仿真反演结果验证了此联合模型的有效性.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

Tropospheric wet path-delay measurements

A dual-channel microwave radiometer measuring the sky brightness temperature at the frequencies 21.0 and 31.4 GHz, an infrared spectral hygrometer (IRSH) measuring the ratio of the radiation from the sun at the wavelengths 931 and 880 nm, and radiosondes have been used simultaneously to determine the excess path length due to water vapor (wet path delay) of radio waves propagating through the troposphere. By a least squares fit of the measured parameters from the microwave radiometer and the infrared spectral hygrometer, respectively, to the wet path delay calculated from the radiosonde profiles, the following root mean square (rms) differences of the wet path delay in the zenith direction were obtained: infrared spectral hygrometer-radiosondes, 1.1 cm; microwave radiometer-radiosondes, 0.7 cm; and 0.5 cm for a selected group of "good weather" data. The wet path delay was also calculated from surface meteorological measurements alone and the rms difference compared with corresponding radiosonde data was 2.0 cm in the zenith direction.     

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。     

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。     

用微波辐射计测量大气积分水汽的改进算法

提出选择具有最佳频率组合的双通道微波辐射计,通过测量路径上的湿延迟来解算积分水汽含量的改进算法。由于在湿延迟测量模式中,消除了云中液态水对湿延迟测量的\     

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。