关键词:
对流层延迟
分段函数
球谐函数
精密单点定位
摘要:
对流层延迟是全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)导航定位主要误差源之一。然而,传统和常用对流层延迟模型在中国区域精度较差,特别在大高程差区域天顶对流层延迟(Zenith Tropospheric Delay,ZTD)存在较大的变化等问题。本论文利用再分析数据(ERA5)和中国大陆环境构造监测网络的对流层延迟产品分别建立高时空分辨率、高精度区域对流层延迟模型,并且研究模型融合方法,分析了模型在GNSS精密单点定位应用性能。本文主要研究内容和结果如下:
(1)利用2012-2022年的ERA5 ZTD的分层剖面信息,建立了顾及ZTD高程归一化参数时空特性的ZTD格网模型EZTDc模型,精度为2.9cm,分析了EZTDc模型振幅参数的时空特性;并利用2012-2022年GNSS对流层延迟产品,建立和评估了基于球谐函数的离散点对流层延迟模型GZTDc模型,精度为4.0cm。提出和构建了高斯加权距离插值法融合EZTDc和GZTDc模型,结果表明,该插值方法平均RMSE为1.6cm,绝对平均偏差为1.2cm,相比于反距离内插和距离线性内插方法精度提高了14.3%和23.6%。
(2)利用2020年探空站和IGS对流层延迟产品分别验证EZTDc、GZTDc和融合模型E-GZTDc的精度,并与全球经验模型GPT3作对比。结果表明,相对于探空站,EZTDc和E-GZTDc比GPT3模型精度高。相对于IGS站,EZTDc和E-GZTDc模型平均RMSE值为4.31cm,低于GPT3模型RMSE值4.66cm,精度提高了7.5%,GZTDc模型与GPT3模型精度相当,EZTDc和E-GZTDc模型精度和稳定性都要优于GPT3模型。
(3)分析了EZTDc和E-GZTDc模型在GNSS精密单点定位应用性能,实验表明EZTDc和E-GZTDc模型提高了定位精度,优于GPT3模型,垂直方向上收敛时间缩短约25.4%和25.8%。三维坐标定位精度提高了36.7%和46.8%,充分展示了本文建立的对流层延迟融合模型性能和优势。