隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS,Global Navigation Satellite System)飛速發(fā)展,其在精密單點(diǎn)定位(PPP,Precise Point Position)及GNSS氣象學(xué)等領(lǐng)域都取得了豐碩成果。衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過大氣層時(shí),受到非色散介質(zhì)的影響產(chǎn)生的延遲即為對(duì)流層延遲。長期以來,對(duì)流層延遲始終是影響GNSS導(dǎo)航定位和精密單點(diǎn)定位效果的重要因素。因此研究對(duì)流層延遲對(duì)于提高GNSS導(dǎo)航精度和PPP定位效果具有重大意義。對(duì)流層延遲改正方法較多,包括參數(shù)估計(jì)法、外部修正法、差分法及模型改正法。模型改正法憑借其廉價(jià)性和便利性,得到了廣泛應(yīng)用,但同時(shí)也存在模型精度較低的缺陷。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遺傳算法和數(shù)據(jù)同化技術(shù)的飛速發(fā)展,這些技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)。因其他方向的對(duì)流層延遲均可由天頂方向的對(duì)流層延遲解算獲取,故主要將上述技術(shù)用于對(duì)流層天頂延遲(ZTD,Zenith Tropospheric Delay)的研究。具體研究內(nèi)容及成果如下:(1)介紹了大氣基本結(jié)構(gòu)及影響大氣折射的氣象參數(shù),如氣壓、溫度、相對(duì)濕度及水氣壓等。在分析對(duì)流層延遲隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上,總結(jié)了ZTD的時(shí)間序列變化規(guī)律。(2)在Hopfield模型基礎(chǔ)上,利用誤差補(bǔ)償技術(shù)建立了具有較高精度的對(duì)流層延遲融合模型(BP-Hopfield模型)。通過美國懷俄明大學(xué)提供的2010年全球120多個(gè)測(cè)站的氣象探空數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,Hopfield模型的平均精度為±35.3mm,融合模型(BP-Hopfield模型)的平均精度為±23.5mm。融合模型(BP-Hopfield模型)的精度相比Hopfield模型提高約33%。(3)基于EGNOS模型,利用遺傳算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了一個(gè)高精度的對(duì)流層延遲融合模型(GA-BP-EGNOS模型)。利用IGS中心提供的2011-2014年北美洲20個(gè)測(cè)站的ZTD數(shù)據(jù)驗(yàn)證,結(jié)果表明融合模型(GA-BP-EGNOS模型)的平均精度為±34.4mm,EGNOS模型的平均精度為±80.4mm。相比EGNOS模型,融合模型(GA-BP-EGNOS模型)的精度提高約58%。(4)針對(duì)UNB3m模型存在氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量低、數(shù)據(jù)周期性考慮不全等缺陷,通過數(shù)據(jù)同化技術(shù),在UNB3m模型基礎(chǔ)上同化ERA-Interim大氣再分析數(shù)據(jù),建立了一個(gè)高精度的融合模型(ERA-UNB3m模型)。利用IGS中心提供的2016年歐洲區(qū)域40個(gè)測(cè)站的ZTD數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度驗(yàn)證,結(jié)果表明,融合模型的平均精度為±31.4mm,UNB3m模型的平均精度為±46.3mm。結(jié)果表明融合模型(ERA-UNB3m模型)的精度較UNB3m模型提高約31%。(5)通過精密單點(diǎn)定位驗(yàn)證工作,發(fā)現(xiàn)ZTD模型精度越高,其定位效果越好。參數(shù)估計(jì)法比ZTD模型的定位效果稍好一些。對(duì)于XYZ三個(gè)方向的誤差,Z方向比X、Y方向誤差較大。對(duì)于NEU三個(gè)方向的誤差,U方向誤差最大。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P228.4;TN967.1
【部分圖文】：

32.76E）、csal（66.28S，110.52E）、lama（53.89N，20.67E）。利用 IGS 分析中心提供的2010-2014 年共 5 年的數(shù)據(jù)來分析這些測(cè)站對(duì)流層延遲的時(shí)間特征變化。圖2-1為IGS中心提供的這四個(gè)測(cè)站2010-2014年的對(duì)流層延遲時(shí)間序列變化分布。

四季的劃分原則為：春季 3、4、5 月，夏季 6、7、8 月，秋季 9、10、11 月，冬季 12、1、2 月。圖2-2表示四個(gè) IGS 測(cè)站在2012-2014年共三年間的不同季節(jié) ZTD均值及均方根誤差（RMSE）。（a） （b）（c） （d）圖 2-2 四個(gè)測(cè)站春夏秋冬四季的 ZTD 時(shí)間序列（2012-2014 年）由圖 2-2 可知，不同季節(jié)的 ZTD 大小具有一定的差別，可以發(fā)現(xiàn)夏季的對(duì)流層延遲為一年中的最高時(shí)段。如北半球測(cè)站 titz、ankr、lama，其夏季對(duì)流層延遲均值都大于其他季節(jié)的 ZTD。對(duì)于南半球測(cè)站 casl 來說，南半球夏季（北半球冬季）的 ZTD 也相對(duì)

第三章 實(shí)測(cè)氣象參數(shù)的經(jīng)典對(duì)流層天頂延遲改正模型研究經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不具備明確的數(shù)學(xué)方程，通過反向傳播的誤差來不斷的調(diào)整權(quán)值和到誤差平方和最小這一目的。在 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)中，主要包括輸入輸出層。對(duì)輸入信號(hào)而言，首先向前傳播至隱含層中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。然后在用下，再將隱含層中的輸出信號(hào)傳播至輸出層中的節(jié)點(diǎn)，最終產(chǎn)生輸出結(jié)P 算法的主要思想可概括為兩個(gè)階段：一階段，輸入信號(hào)首先經(jīng)過輸入層與隱含層的逐步計(jì)算，得出每個(gè)單元的二階段，若輸出層的輸出值不符合期望，則根據(jù)實(shí)際輸出與期望輸出間的調(diào)整權(quán)重。在這兩個(gè)階段反復(fù)作用下，實(shí)現(xiàn)最小誤差的終極目的。
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本文編號(hào)：2867494