对流层延迟模型的残差包络建模

• Published in: 测绘学报 Vol. 52; no. 6; pp. 895 - 903
• Main Authors: 符运日, 杨玲, 沈云中, 李博峰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 同济大学测绘与地理信息学院,上海 200092 20.06.2023
• Subjects: integrity; 完好性; 包络模型; 对流层延迟残差; GEV; residual tropospheric delay; overbounding model
• ISSN: 1001-1595
• DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20220231

P227; 全球导航卫星系统(GNSS)的信号在穿过对流层时会产生延迟,通常使用经验模型对其进行修正.为确保定位结果安全可信,需建立经模型改正后的对流延迟残余误差的包络模型,用于位置服务的完好性监测.航空无线电技术委员会(radio technical committee for aeronautics,RTCA)推荐航空中使用 0.12 m 作为天顶对流层延迟残差的包络标准差.这一常值设定忽略了对流层延迟残余误差的地理和季节性变化,一定程度上降低了GNSS在涉及生命安全(safety of life,SoL)应用中的连续性和可用性.本文同时考虑经模型改正后的对流层延迟残余误差的地理和季节性变化,利用极值分析法建立了这些残余误差的包络模型.首先,将 2000-2017 年间共 18a 的对流层延迟残差以 10°为一带分纬度带进行日标准化,以提取对流层延迟残差的季节性变化信息;然后,用广义极值(general extreme value,GEV)分布分别拟合标准化残差和原始残差日均值的年最大、最小值,进而计算在 10-7 概率水平下的残差限值;最后,将残差限值转化为包络标准差.本文分别建立了 GPT2w、UNB3 和Saastamoinen 模型的残差包络模型,并利用 IGS对流层天顶总延迟(total zenith path delay,ZPD)产品验证了包络模型的有效性.试验结果表明,建立的残差包络模型是保守且可用的,对于 UNB3 模型,所计算的包络标准差变化区间为 0.05～0.12 m,相较于MOPS 规定的 0.12 m 常值,降幅达 4.1%～57%,有效提高了GNSS服务在 SoL应用中的连续性和可用性;对于 GPT2w 和 Saastamoinen 模型而言,其残差的包络标准差分别在 0.03～0.08 m 和 0.06～0.14 m 区间内.