大氣延遲改正模型在GPS定位測量中的精度分析

劉鋒

西安鐵路職業技術學院土木工程系（710600）

大氣延遲改正模型在GPS定位測量中的精度分析

劉鋒

西安鐵路職業技術學院土木工程系（710600）

對三種對流層延遲改正模型進行分析，與不加對流層延遲改正模型的精度比較。在獲取相應的數據后，對GPS數據進行預處理，利用得到的數據進行對比分析，通過分析了解三種模型的優缺點，以及不加對流層延遲改正的后果。可知UNB3為三種模型中精度最好的一個，對流層延遲誤差是GPS信號在傳播路徑上的主要誤差。霍式模型與Saas模型的精度較為接近。

UNB3模型；Hopefield模型；Saas模型；GPS單點定位

0 引言

當GPS衛星信號在經過地球外部的大氣層傳播至地面上的GPS接收機時，無線電信號必定要受到電離層和對流層大氣折射的影響。而隨著高度的降低，大氣密度的不斷增加，其對流層延遲就會逐漸增大。有關對流層延遲的改正方法,國內外的學者作了大量的研究,并提出了很多方法,如模型改正法、差分法、參數估計法等。在GPS的各種定位中應用比較廣泛的對流層改正模型有Hopfield模型、Saas模型、Black模型等。

1 大氣延遲改正模型

1.1 Hopefield模型

Hopfield模型是用全球氣象探測資料進行分析，在該模型中大氣層分為對流層和電離層兩層。在對流層中，大氣溫度下降率被假設成一個根據觀測資料得到的常數。模型采用以下公式:

1.2 Saastamoinen模型

在Saastamoinen模型中，把地球的大氣分為3層:對流層是從地面到10 km左右高度處的對流層頂，其氣體溫度假設為6．8°C／km遞減率；第二層是從對流層頂到70 km左右的平流層頂，其中把大氣溫度假設成常數；70 km以外是電離層。模型采用公式為:

1.3 UNB3模型

UNB3模型跟GPS對流層延遲和其他改正模型一樣，可分為干延遲和濕延遲兩部分。任意方向上的GPS對流層延遲改正可用下式表示:

2 算例分析

算例數據來源于SOPIC網站下載的WUHN和BJFS站的觀測數據。試驗采用附加三種對流層改正模型以及不加對流層改正模型的改正程序來進行數據處理。表1為P268點與P188兩個參考站的真實坐標。

表1 參考站的真實坐標

上述所得數據所做四組數據X、Y、Z坐標差最大值和最小值以及中誤差如表2所示。

通過上述圖表及數據得到以下結論：Hopefield模型和Saas模型對對流層誤差改正有很好的相關性呈相同的變化趨勢；UNB3模型總體上要優于另外兩種模型；在數據二次結算后發現Saas模型的中誤差要小于Hopefield模型的中誤差，說明Saas模型要略微優于H模型；通過試驗數據看出對流層延遲的誤差主要影響的是X、Y坐標，在H方向上的影響不大。

表2 坐標差最大值和最小值以及中誤差

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