导航系统中的对流层延迟效应分析

张洁寒,杨向宇,杜全成,李爽

(河南师范大学 电子与电气工程学院,河南 新乡453007)

0 引 言

卫星导航系统可以为用户实现定位和测速等功能,已在各个领域得到了非常大的应用,其中,应用最为广泛的是美国的GPS[1-3]。为了不受特殊情况下应用的限制,我国自主研制的区域性卫星导航系统——北斗卫星导航系统已经历了两代,其中,第一代北斗导航系统(BDS)于2003年开始运行,第二代北斗导航系统于2012年底开放运行。目前,北斗卫星系统运行稳定、工作状态良好,已在渔业、气象、交通管理运输、应急救援等方面获得了很好的应用[4-5]。

为了提高北斗卫星导航系统的定位精度,需对影响其定位精度的所有误差源进行分析和误差修正。由于对流层大气是其重要的误差源之一,因此必须对其引起的折射误差进行修正或改正。对流层引起卫星定位误差主要是由对流层环境中的折射率及其梯度的变化所引起,在雷达领域常称为对流层折射误差,在卫星领域又常称为对流层延迟,它指对流层使得无线电波的传播距离产生了延长,也相当于卫星信号到达时间产生了延迟,或时间增加。目前国内外对流层延迟的改正大都是采用模型法,即利用对流层延迟模型进行计算,常用的有UNB3、Hopfield、Black和Saastamoinen对流层延迟改正模型[6-7]。几乎所有的对流层延迟模型都是首先通过各种统计方法得到较为精确的天顶延迟,然后再采用与卫星的高度角有关的映射函数得到不同高度角下的对流层延迟。……