CN111812681A - 大气区域建模方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种大气区域建模方法、装置、电子设备及存储介质，属于卫星定位技术领域。其中应用于数据中心的方法包括：从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数；从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数；基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型。所述方法基于交通工具等动态基准站和固定的静态基准站的参数进行融合处理获得大气区域模型，使缺少固定基准站的区域能够进行大气区域建模，同时确保了大气区域模型的准确性，从而提高了基于大气区域模型的定位准确性。

Description

大气区域建模方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及卫星定位技术领域，具体而言，涉及一种大气区域建模方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
目前海上GNSS高精度定位主要通过星基增强系统(Satellite BasedAugmentation System，SBAS)提供的高精度改正信息利用精密单点定位(Precise PointPositioning，PPP)技术进行高精度定位。星基增强系统是由大量分布极广的位置已知的基准站(差分站和监测站)对导航卫星进行监测，获得原始观测值，并传输至主控站(中央处理设施)，主控站通过计算卫星定位相关改正信息，通过上行站发送给GEO(GeosynchronousEarth Orbit，同步地球轨道)卫星，用户接收改正信息进行高精度定位。
星基增强系统播发的增强信息主要包括轨道、钟差、电离层以及完备性信息。现有的地面GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)基准站的密度完全满足精密轨道与精密钟差的精确估计，而信号传播过程中产生的电离层和对流层误差的模型精度与该区域内基准站密度密切相关。海上岛屿稀疏，部分岛屿由于受电力、网络、运维等因素，不适合建立GNSS基准站，导致海上存在大面积GNSS基准站空白区，因此存在大气区域模型建模不准确，导致后续定位精确度较低的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种大气区域建模方法、装置、电子设备及存储介质，以改善现有技术中存在的大气区域模型建模不准确，导致后续定位精确度较低的问题。
本申请实施例提供了一种大气区域建模方法，应用于数据中心，所述方法包括：从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数；从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数；基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型。
在上述实现方式中，基于交通工具等动态基准站和固定的静态基准站的参数进行融合处理获得大气区域模型，使缺少固定基准站的区域能够进行大气区域建模，同时确保了大气区域模型的准确性，从而提高了基于大气区域模型的定位准确性。
可选地，在所述基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型之前，所述方法还包括：将所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数的时标对齐；将所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数中龄期大于预设龄期阈值的动态参数和静态参数删除。
在上述实现方式中，在完成参数时标对齐后将龄期过长的数据删除，保证了所有基准站的参数的时间一致性，并将龄期较长的过期或不可靠数据剔除，同时提高了动态参数和静态参数的数据准确性。
可选地，所述大气区域模型包括大气对流层区域模型，基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型的步骤，包括：基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立对流层格网模型；将所述对流层格网模型的格网搜索范围设置为第一预设范围，采用内插模型获取所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数对应的大气区域内所有格网点的对流层数据；将所述对流层数据与格网点进行匹配数据融合获得所述大气对流层区域模型。
在上述实现方式中，基于动态参数和静态参数，采用网格模型和内插模型进行大气对流层区域建模，保障了大气对流层区域模型的对流层数据准确性和完整性。
可选地，所述基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立对流层格网模型，包括：将每个动态基准站和每个静态基准站分别作为单点；针对对流层延迟中的湿延迟部分，基于每个格网点对应的静态参数或动态参数，采用对流层格网建模公式建立对流层格网模型；所述对流层格网建模公式包括：
Figure BDA0002646769030000031
其中，ZWD(λ0，φ0)为各格网点(λ0，φ0)的对流层湿延迟，ZWD(λi，φi)为对应基准站i的对流层湿延迟，wi为对应基准站i的权重。
在上述实现方式中，主要根据对流层湿延迟进行对流层建模，并考虑各个基准站的权重，进一步保证了对流层网格模型的数据准确性。
可选地，所述大气区域模型包括大气电离层区域模型，基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型，包括：基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立电离层格网模型；将所述电离层格网模型的格网搜索范围设置为第二预设范围，采用内插模型获取所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数对应的大气区域内所有穿刺点的电离层延迟数据；将所述电离层延迟数据与格网点进行匹配数据融合获得所述大气电离层区域模型。
在上述实现方式中，基于动态参数和静态参数，采用网格模型和内插模型进行大气电离层区域建模，保障了大气电离层区域模型的电离层数据准确性和完整性。
可选地，在所述基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型之后，所述方法还包括：基于北斗短报文功能，将所述大气区域模型或所述大气区域模型的所有网格点的对流层数据和电离层数据发送给指定设备，以使所述指定设备基于所述对流层数据和所述电离层数据进行定位。
在上述实现方式中，通过北斗短报文功能进行数据传输，利用现有船载船舶自动识别系统即可完成通信，无需装备其他通信设备，提高了方案适用性。
本申请实施例还提供了一种大气区域建模方法，应用于动态基准站，所述方法包括：从卫星获取第一卫星参数，所述第一卫星参数包括第一对流层参数和第一电离层参数；对所述第一卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理内容包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；对数据预处理后的第一卫星参进行参数估计和修正，获得第一修正参数；基于所述第一修正参数获得动态参数；将所述动态参数发送至数据中心。
在上述实现方式中，动态基准站将卫星数据进行预处理和参数估计、修正后发送至数据中心，保证了大气数据准确性。
可选地，所述基于所述第一修正参数获得动态参数，包括：将动态基准站的动态坐标参数设置为高斯白噪声；在模糊度参数收敛时将所述动态坐标参数与第一修正参数以及所述卫星的相关高度角信息、方位角信息作为所述动态参数。
在上述实现方式中，由于动态基准站的移动性较强，将动态基准站的动态坐标参数设置为高斯白噪声，有利于获取动态基准站的位置信息。
本申请实施例还提供了一种大气区域建模方法，应用于静态基准站，所述方法包括：从卫星获取第二卫星参数，所述第二卫星参数包括第二对流层参数和第二电离层参数；对所述第二卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理内容包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；对数据预处理后的第二卫星参进行参数估计和修正，获得第二修正参数；基于所述第二修正参数获得静态参数；将所述静态参数发送至数据中心。
在上述实现方式中，静态基准站将卫星数据进行预处理和参数估计、修正后发送至数据中心，保证了大气数据准确性。
可选地，所述基于所述第二修正参数获得静态参数，包括：将静态基准站的静态坐标参数固定设置为网解周解结果；在模糊度参数收敛时将所述静态坐标参数与第二修正参数以及所述卫星的相关高度角信息、方位角信息作为所述静态参数。
在上述实现方式中，由于静态基准站时固定基准站，具有确定的位置信息，因此通过将网解周解结果作为静态基准站的静态坐标参数，提高多个静态基准站和多个动态基准站的位置信息统一性。
本申请实施例还提供了一种大气区域建模装置，应用于数据中心，所述装置包括：动态参数获取模块，用于从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数静态参数获取模块，用于从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数；大气区域模型获取模块，用于基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型。
在上述实现方式中，基于交通工具等动态基准站和固定的静态基准站的参数进行融合处理获得大气区域模型，使缺少固定基准站的区域能够进行大气区域建模，同时确保了大气区域模型的准确性，从而提高了基于大气区域模型的定位准确性。
可选地，所述大气区域建模装置还包括：时标处理模块，用于将所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数的时标对齐；将所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数中龄期大于预设龄期阈值的动态参数和静态参数删除。
在上述实现方式中，在完成参数时标对齐后将龄期过长的数据删除，保证了所有基准站的参数的时间一致性，并将龄期较长的过期或不可靠数据剔除，同时提高了动态参数和静态参数的数据准确性。
可选地，所述大气区域模型获取模块具体用于：基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立对流层格网模型；将所述对流层格网模型的格网搜索范围设置为第一预设范围，采用内插模型获取所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数对应的大气区域内所有格网点的对流层数据；将所述对流层数据与格网点进行匹配数据融合获得所述大气对流层区域模型。
在上述实现方式中，基于动态参数和静态参数，采用网格模型和内插模型进行大气对流层区域建模，保障了大气对流层区域模型的对流层数据准确性和完整性。
可选地，所述大气区域模型获取模块具体用于：将每个动态基准站和每个静态基准站分别作为单点；针对对流层延迟中的湿延迟部分，基于每个格网点对应的静态参数或动态参数，采用对流层格网建模公式建立对流层格网模型；所述对流层格网建模公式包括：
Figure BDA0002646769030000061
其中，ZWD(λ0，φ0)为各格网点(λ0，φ0)的对流层湿延迟，ZWD(λi，φi)为对应基准站i的对流层湿延迟，wi为对应基准站i的权重。
在上述实现方式中，主要根据对流层湿延迟进行对流层建模，并考虑各个基准站的权重，进一步保证了对流层网格模型的数据准确性。
可选地，所述大气区域模型获取模块具体用于：基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立电离层格网模型；将所述对流层格网模型的格网搜索范围设置为第二预设范围，采用内插模型获取所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数对应的大气区域内所有穿刺点的电离层延迟数据；将所述电离层延迟数据与格网点进行匹配数据融合获得所述大气电离层区域模型。
在上述实现方式中，基于动态参数和静态参数，采用网格模型和内插模型进行大气电离层区域建模，保障了大气电离层区域模型的电离层数据准确性和完整性。
可选地，所述大气区域建模装置还包括：北斗通讯模块，用于基于北斗短报文功能，将所述大气区域模型或所述大气区域模型的所有网格点的对流层数据和电离层数据发送给指定设备。
在上述实现方式中，通过北斗短报文功能进行数据传输，利用现有船载船舶自动识别系统即可完成通信，无需装备其他通信设备，提高了方案适用性。
本申请实施例还提供了一种大气区域建模装置，应用于动态基准站，所述装置包括：第一卫星参数获取模块，用于从卫星获取第一卫星参数，所述第一卫星参数包括第一对流层参数和第一电离层参数；第一预处理模块，用于对所述第一卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理内容包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；第一修正模块，用于对数据预处理后的第一卫星参进行参数估计和修正，获得第一修正参数；动态参数确定模块，用于基于所述第一修正参数获得动态参数；第一发送模块，用于将所述动态参数发送至数据中心。
在上述实现方式中，动态基准站将卫星数据进行预处理和参数估计、修正后发送至数据中心，保证了大气数据准确性。
可选地，所述动态参数确定模块具体用于：将动态基准站的动态坐标参数设置为高斯白噪声；在模糊度参数收敛时将所述动态坐标参数与第一修正参数以及所述卫星的相关高度角信息、方位角信息作为所述动态参数。
在上述实现方式中，由于动态基准站的移动性较强，将动态基准站的动态坐标参数设置为高斯白噪声，有利于获取动态基准站的位置信息。
本申请实施例还提供了一种大气区域建模装置，应用于静态基准站，所述装置包括：第二卫星参数获取模块，用于从卫星获取第二卫星参数，所述第二卫星参数包括第二对流层参数和第二电离层参数；第二预处理模块，用于对所述第二卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理内容包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；第二修正模块，用于对数据预处理后的第二卫星参进行参数估计和修正，获得第二修正参数；静态参数确定模块，用于基于所述第二修正参数获得静态参数；第二发送模块，用于将所述静态参数发送至数据中心。
在上述实现方式中，静态基准站将卫星数据进行预处理和参数估计、修正后发送至数据中心，保证了大气数据准确性。
可选地，所述静态参数确定模块具体用于：将静态基准站的静态坐标参数固定设置为网解周解结果；在模糊度参数收敛时将所述静态坐标参数与第二修正参数以及所述卫星的相关高度角信息、方位角信息作为所述静态参数。
在上述实现方式中，由于静态基准站时固定基准站，具有确定的位置信息，因此通过将网解周解结果作为静态基准站的静态坐标参数，提高多个静态基准站和多个动态基准站的位置信息统一性。
本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器读取并运行所述程序指令时，执行上述任一实现方式中的步骤。
本申请实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任一实现方式中的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种应用于数据中心的大气区域建模方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种大气对流层区域模型的构建流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种大气电离层区域模型的构建流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种应用于动态基准站的大气区域建模方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种应用于静态基准站的大气区域建模方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种应用于数据中心的大气区域建模装置的模块示意图；
图7为本申请实施例提供的一种应用于动态基准站的大气区域建模装置的模块示意图；
图8为本申请实施例提供的一种应用于静态基准站的大气区域建模装置的模块示意图。
图标：40-大气区域建模装置；41-动态参数获取模块；42-静态参数获取模块；43-大气区域模型获取模块；50-大气区域建模装置；51-第一卫星参数获取模块；52-第一预处理模块；53-第一修正模块；54-动态参数确定模块；55-第一发送模块；60-大气区域建模装置；61-第二卫星参数获取模块；62-第二预处理模块；63-第二修正模块；64-静态参数确定模块；65-第二发送模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
目前区域电离层模型主要有多项式拟合、球谐函数以及格网模型，无论哪种模型，均需要提取单站电离层延迟，而目前参与电离层建模的基准站均为静态基准站。电离层区域相关性高，在远洋航行中，由于远海气候环境和地理环境不适宜大量修建静态基准站，海洋上稀疏的基准站造成海洋上空电离层模型精度较低。对流层模型的建立面临与电离层同样的问题，从而会造成远海的大气区域模型的电离层和对流层数据准确性较差，从而影响后续定位精度。
随着国际GNSS服务(International GNSS Service，IGS)的发展，全球范围内布设了大量GNSS基准站，我国也建成国家级、省级连续运行参考站(Continuously OperatingReference Stations，CORS)网,陆地基准站网较密集，但海上GNSS跟踪站还相对较少。提高海洋区域大气模型精度是提高海洋GNSS高精度定位速度和精度的有效途径。
传统区域电离层模型基于地基增强网，海上无法部署基准站，导致海上电离层精度降低，为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种大气区域建模方法，其应用于数据中心，该数据中心可以和通讯范围内的所有基准站通信，请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种应用于数据中心的大气区域建模方法的流层示意图。该大气区域建模方法的具体步骤可以如下：
步骤S12：从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数。
以海洋条件为例，动态基准站可以是具备完善电力和通信系统(如船舶自动识别系统，英文全称为Automatic Identification System，缩写为AIS)以及高精度GNSS设备的船舶、浮标等。在其他条件下，例如陆地条件可以是具有高精度GNSS设备和相关通信系统的其他交通工具。
步骤S14：从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数。
本实施例中的静态基准站为固定设立在陆地、海岛、海洋或其他任意位置的固定GNSS定位基准站。可选地，每个不同的静态基准站或动态基准站都具有唯一标识，每个静态基准站传输来的静态参数或每个动态基准站传输来的动态参数都带有该基准站的唯一标识，以对不同基准站的参数进行区分。
应当理解的是，本实施中获取动态参数和获取静态参数的步骤顺序可以调换，并不是必须先获取某一类型基准站的参数。
由于多个基准站在时间系统上不一定是统一的，因此在进行后续数据处理前，还需要对多个基准站传输来的动态参数和静态参数进行时间统一，其具体步骤可以如下：将至少一个动态参数和至少一个静态参数的时标对齐。
进一步地，在基准站长时间持续进行卫星数据收集的情况下，可能会存在一些时效已经不满足建模、定位需求的参数，因此本实施例还可以在基于动态参数和静态参数进行建模前将至少一个动态参数和至少一个静态参数中龄期大于预设龄期阈值的动态参数和静态参数删除，以提高数据准确性来提高建模和定位的精度。
步骤S16：基于至少一个动态参数和至少一个静态参数获得大气区域模型。
本实施例中的大气区域模型包括大气对流层区域模型和大气电离层区域模型，则可以对大气对流层区域模型和大气电离层区域模型分别进行建模。
格网模型是区域大气模型建模过程中常用的模型，其数学模型简单，精度稳定，电离层和对流层模型统一，所以联合动态参数和静态参数采用格网模型对电离层和对流层进行建模。
请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种大气对流层区域模型的构建流程示意图，具体步骤可以如下：
步骤S161：基于至少一个动态参数和至少一个静态参数建立对流层格网模型。
具体地，对流层延迟分为干延迟(Tropospheric hydrostatic Delay，ZHD)和湿延迟(Tropospheric wet Delay，ZWD)两个部分，干延迟部分可利用模型精确改正(如Saastamoinen模型等)，湿延迟部分附加参数进行估计，一般只对湿延迟部分进行建模。对流层格网模型建模方法如下：
步骤S1611：将每个动态基准站和每个静态基准站分别作为单点。
步骤S1612：针对对流层延迟中的湿延迟部分，基于每个格网点对应的静态参数或动态参数，采用对流层格网建模公式建立对流层格网模型，对流层格网建模公式包括：
Figure BDA0002646769030000121
其中，ZWD(λ0，φ0)为各格网点(λ0，φ0)的对流层湿延迟，ZWD(λi，φi)为对应基准站i的对流层湿延迟，wi为对应基准站i的权重。
应当理解的是，格网对流层模型建立过程中格网点对流层精度依赖于各站点对流层信息，依据其时空相关性，设计权函数。基准站定权根据反距离权重函数定权，该反距离权重函数具体可以为
Figure BDA0002646769030000122
其中，di为动态基准站或静态基准站距离格网中心点处距离。
步骤S162：将对流层格网模型的格网搜索范围设置为第一预设范围，采用内插模型获取至少一个动态参数和至少一个静态参数对应的大气区域内所有格网点的对流层数据。
针对对流层格网模型，上述第一预设范围可以是500千米或其他合适值。
用各种方法采集的空间数据(例如每个动态基准站的动态参数和每个静态基准站的静态参数)往往是按照每个基准站自身位置和需求采取的采样观测值，该数据集合时由感兴趣的区域内的随机点或规则网点上的观测值组成的。在需要获取未观测点上的数据以保证大气区域内对流层数据的完整性时，已观测点上的数据的空间分布能够帮助从已知点的数据推算出未知点的数据值。其中，在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程就叫内插。
可选地，本实施例中内插模型可以基于边界内插法、趋势面分析法、局部内插法和/或移动平均法进行内插。
步骤S163：将对流层数据与格网点进行匹配数据融合获得大气对流层区域模型。
本实施例中可以基于动态参数和静态参数的位置信息，将动态参数和静态参数与格网点的坐标进行匹配数据融合，生成大气对流层区域模型。
请参考图3，图3为本申请实施例提供的一种大气电离层区域模型的构建流程示意图，具体步骤可以如下：
步骤S164：基于至少一个动态参数和至少一个静态参数建立电离层格网模型。
应当注意的是，电离层格网模型和对流层格网模型需统一坐标系。
步骤S165：将电离层格网模型的格网搜索范围设置为第二预设范围，采用内插模型获取至少一个动态参数和至少一个静态参数对应的大气区域内所有穿刺点的电离层延迟数据。
可选地，第二预设范围可以是2000千米或其他任意适合取值。
其中，穿刺点是卫星的电磁波源由外空间向地球上某点传播时，该电磁波束射入电离层时的交点。
步骤S166：将电离层延迟数据与格网点进行匹配数据融合获得大气电离层区域模型。
可选地，可以基于不同基准站对应的不同电离层穿刺点给不同基准站分配不同权重比，数据中心可以根据反距离加权模型和权重比获得每个基准站的电离层延迟。
然后，本实施例中可以基于动态参数和静态参数的位置信息，将动态参数和静态参数与格网点的坐标进行匹配数据融合，生成大气电离层区域模型。
作为一种可选的实施方式，本实施例中数据中心获取大气对流层区域模型和大气电离层区域模型组成的大气区域模型后，可以通过卫星或其他通讯手段在编码后发送至船舶通讯设备(如AIS)等用户设备。可选地，该编码方式可以是RTCM(Radio TechnicalCommission for Maritime Services)等格式。具体地，可以采用北斗短报文功能建立数据中心与动态基准站、静态基准站以及船舶通讯设备之间的通信，数据中心基于北斗短报文功能将大气区域模型或大气区域模型的所有网格点的对流层数据和电离层数据发送给船舶通讯设备等指定设备，以使指定设备基于对流层数据和电离层数据进行定位，实现动态基准站和静态基准站的数据融合，同时远洋船舶可以直接通过现有AIS进行通信，无需装备其他专门通讯设备。
可选地，指定设备即上述用户设备，接收到包含电离层数据和对流层数据的大气区域模型后，利用该电离层数据和对流层数据进行GNSS定位。
数据中心获取的静态参数或动态参数是分别由静态基准站和动态基准站采集并发送至数据中心，因此本实施例还分别提供了应用于动态基准站和静态基准站的大气区域建模方法。
请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种应用于动态基准站的大气区域建模方法的流程示意图。该方法具体步骤可以如下：
步骤S21：从卫星获取第一卫星参数，第一卫星参数包括第一对流层参数和第一电离层参数。
可选地，基于非差非组合精密单点定位技术，本实施例中动态基准站对卫星基于相位观测方程进行第一卫星参数的采集，动态基准站r与卫星s在某频率f的伪距和相位下，该相位观测方程可以为：
Figure BDA0002646769030000141
其中，s表示卫星，r表示接收机，f表示频率，P表示伪距，L表示相位观测值，ρ表示接收机至卫星几何距离，
Figure BDA0002646769030000142
表示卫星钟差，tr表示接收机钟差，br，f表示接收机码偏差，
Figure BDA0002646769030000143
表示卫星码偏差，Br，f表示接收机相位偏差，
Figure BDA0002646769030000144
表示卫星相位偏差，T表示对流层延迟，I表示电离层延迟，N表示整周模糊度，ε表示观测噪声。
步骤S22：对第一卫星参数进行数据预处理。
数据预处理内容包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个。
具体地，周跳探测修复可以采用滑动阈值法优化的TurboEdit方法。差分码偏差改正可以通过IGS提供的差分码偏差参数进行修正。
步骤S23：对数据预处理后的第一卫星参进行参数估计和修正，获得第一修正参数。
具体地，参数估计的具体策略可以见表1。
Figure BDA0002646769030000151
表1
具体地，参数估计过程中，通过接收SSR改正数进行精密钟差与紧密轨道恢复。对流层干延迟由于其模型改正精度较高，一般采用模型修正，常用模型有Saastamoinen、GPTw2等。对流层湿延迟是对流层建模需要提取的参数，参数估计过程中采用分段线性参数法估计。电离层模型采用附加参数估计的方式进行参数估计。PCO/PCV通过IGS组织提供的天线文件进行改正。为降低海上多路径效应与观测粗差的影响，参数估计方法采用抗差卡尔曼滤波估计。其余误差均通过模型修正。
步骤S24：基于第一修正参数获得动态参数。
动态基准站进行数据处理时，将动态基准站的动态坐标参数设置为高斯白噪声，实时更新。将动态坐标参数与第一修正参数以及卫星的相关高度角信息、方位角信息作为动态参数。
步骤S25：将动态参数发送至数据中心。
舰船航行时待模糊度参数收敛(或固定)后，动态基准站将动态坐标参数与电离层参数、对流层参数以及参与解算卫星相关高度角、方位角信息经过编码转换为二进制流后回传至数据中心。考虑海上水汽含量时空相关性较低，所以将传输频率调整为每5分钟回传一次。
请参考图5，图5为本申请实施例提供的一种应用于静态基准站的大气区域建模方法的流程示意图。该方法具体步骤可以如下：
步骤S31：从卫星获取第二卫星参数，第二卫星参数包括第二对流层参数和第二电离层参数。
静态基准站进行卫星数据采集的具体方式与动态基准站可以相同。
步骤S32：对第二卫星参数进行数据预处理。
数据预处理包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个。
本实施例中静态基准站的数据预处理与动态基准站可以相同。
步骤S33：对数据预处理后的第二卫星参进行参数估计和修正，获得第二修正参数。
本实施例中静态基准站的参数估计和修正除静态坐标参数的设置外与动态基准站可以相同。
步骤S34：基于第二修正参数获得静态参数。
静态基准站将观测数据利用互联网从数据中心获取实时数据流。静态基准站的静态坐标参数固定为网解周解结果。待模糊度参数收敛(或固定)后，提取静态基准站电离层参数和对流层参数，将静态坐标参数与第二修正参数以及卫星的相关高度角信息、方位角信息作为静态参数。
步骤S35：将静态参数发送至数据中心。
应当理解的是，数据中心在接受到动态参数和静态参数时，还需要基于基准站坐标、大气信息和卫星高度角方位角等信息进行投影转换等预处理工作。
为了配合本实施例提供的上述应用于数据中心的大气区域建模方法，本实施例还提供了一种应用于数据中心的大气区域建模装置40。
请参考图6，图6为本申请实施例提供的一种应用于数据中心的大气区域建模装置的模块示意图。
大气区域建模装置40包括：
动态参数获取模块41，用于从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数；
静态参数获取模块42，用于从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数；
大气区域模型获取模块43，用于基于至少一个动态参数和至少一个静态参数获得大气区域模型。
可选地，大气区域建模装置40还包括：时标处理模块，用于将至少一个动态参数和至少一个静态参数的时标对齐；将至少一个动态参数和至少一个静态参数中龄期大于预设龄期阈值的动态参数和静态参数删除。
可选地，大气区域模型获取模块43具体用于：基于至少一个动态参数和至少一个静态参数建立对流层格网模型；将对流层格网模型的格网搜索范围设置为第一预设范围，采用内插模型获取至少一个动态参数和至少一个静态参数对应的大气区域内所有格网点的对流层数据；将对流层数据与格网点进行匹配数据融合获得大气对流层区域模型。
可选地，大气区域模型获取模块43具体用于：将每个动态基准站和每个静态基准站分别作为单点；针对对流层延迟中的湿延迟部分，基于每个格网点对应的静态参数或动态参数，采用对流层格网建模公式建立对流层格网模型；对流层格网建模公式包括：
Figure BDA0002646769030000181
其中，ZWD(λ0，φ0)为各格网点(λ0，φ0)的对流层湿延迟，ZWD(λi，φi)为对应基准站i的对流层湿延迟，wi为对应基准站i的权重。
可选地，大气区域模型获取模块43具体用于：基于至少一个动态参数和至少一个静态参数建立电离层格网模型；将对流层格网模型的格网搜索范围设置为第二预设范围，采用内插模型获取至少一个动态参数和至少一个静态参数对应的大气区域内所有穿刺点的电离层延迟数据；将电离层延迟数据与格网点进行匹配数据融合获得大气电离层区域模型。
可选地，大气区域建模装置40还包括：北斗通讯模块，用于基于北斗短报文功能，将大气区域模型或大气区域模型的所有网格点的对流层数据和电离层数据发送给指定设备。
为了配合本申请实施例提供的上述应用于动态基准站的大气区域建模方法，本实施例还提供了一种应用于动态基准站的大气区域建模装置50。请参考图7，图7为本申请实施例提供的一种应用于动态基准站的大气区域建模装置的模块示意图。
大气区域建模装置50：
第一卫星参数获取模块51，用于从卫星获取第一卫星参数，第一卫星参数包括第一对流层参数和第一电离层参数；
第一预处理模块52，用于对第一卫星参数进行数据预处理，数据预处理内容包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；
第一修正模块53，用于对数据预处理后的第一卫星参进行参数估计和修正，获得第一修正参数；
动态参数确定模块54，用于基于第一修正参数获得动态参数；
第一发送模块55，用于将动态参数发送至数据中心。
可选地，动态参数确定模块54具体用于：将动态基准站的动态坐标参数设置为高斯白噪声；在模糊度参数收敛时将动态坐标参数与第一修正参数以及卫星的相关高度角信息、方位角信息作为动态参数。
为了配合本申请实施例提供的上述应用于静态基准站的大气区域建模方法，本实施例还提供了一种应用于静态基准站的大气区域建模装置60。请参考图8，图8为本申请实施例提供的一种应用于静态基准站的大气区域建模装置的模块示意图。
大气区域建模装置60：
第二卫星参数获取模块61，用于从卫星获取第二卫星参数，第二卫星参数包括第二对流层参数和第二电离层参数；
第二预处理模块62，用于对第二卫星参数进行数据预处理，数据预处理内容包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；
第二修正模块63，用于对数据预处理后的第二卫星参进行参数估计和修正，获得第二修正参数；
静态参数确定模块64，用于基于第二修正参数获得静态参数；
第二发送模块65，用于将静态参数发送至数据中心。
可选地，静态参数确定模块64具体用于：将静态基准站的静态坐标参数固定设置为网解周解结果；在模糊度参数收敛时将静态坐标参数与第二修正参数以及卫星的相关高度角信息、方位角信息作为静态参数。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器读取并运行所述程序指令时，执行本实施例提供的大气区域建模方法中任一项所述方法中的步骤。
应当理解是，该电子设备对应数据中心或静态基准站可以是个人电脑(personalcomputer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等具有逻辑计算功能的电子设备，对应动态基准站可以是GNSS设备。其中，数据中心还可能与静态基准站为同一设备系统内。
本申请实施例还提供了一种可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行大气区域建模方法中的步骤。
综上所述，本申请实施例提供了一种大气区域建模方法、装置、电子设备及存储介质，应用于数据中心的方法包括：从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数；从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数；基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型。
在上述实现方式中，基于交通工具等动态基准站和固定的静态基准站的参数进行融合处理获得大气区域模型，使缺少固定基准站的区域能够进行大气区域建模，同时确保了大气区域模型的准确性，从而提高了基于大气区域模型的定位准确性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本申请的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。因此本实施例还提供了一种可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行区块数据存储方法中任一项所述方法中的步骤。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RanDom Access Memory)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (15)

1.一种大气区域建模方法，其特征在于，应用于数据中心，所述方法包括：
从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数；
从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数；
基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型之前，所述方法还包括：
将所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数的时标对齐；
将所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数中龄期大于预设龄期阈值的动态参数和静态参数删除。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大气区域模型包括大气对流层区域模型，基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型的步骤，包括：
基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立对流层格网模型；
将所述对流层格网模型的格网搜索范围设置为第一预设范围，采用内插模型获取所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数对应的大气区域内所有格网点的对流层数据；
将所述对流层数据与格网点进行匹配获得所述大气对流层区域模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立对流层格网模型，包括：
将每个动态基准站和每个静态基准站分别作为单点；
针对对流层延迟中的湿延迟部分，基于每个格网点对应的静态参数或动态参数，采用对流层格网建模公式建立对流层格网模型；
所述对流层格网建模公式包括：
Figure FDA0002646769020000021
其中，ZWD(λ0,φ0)为各格网点(λ0,φ0)的对流层湿延迟,ZWD(λi,φi)为对应基准站i的对流层湿延迟，wi为对应基准站i的权重。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大气区域模型包括大气电离层区域模型，基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型，包括：
基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数建立电离层格网模型；
将所述电离层格网模型的格网搜索范围设置为第二预设范围，采用内插模型获取所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数对应的大气区域内所有穿刺点的电离层延迟数据；
将所述电离层延迟数据与格网点进行匹配数据融合获得所述大气电离层区域模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型之后，所述方法还包括：
基于北斗短报文功能，将所述大气区域模型或所述大气区域模型的所有网格点的对流层数据和电离层数据发送给指定设备，以使所述指定设备基于所述对流层数据和所述电离层数据进行定位。
7.一种大气区域建模方法，其特征在于，应用于动态基准站，所述方法包括：
从卫星获取第一卫星参数，所述第一卫星参数包括第一对流层参数和第一电离层参数；
对所述第一卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；
对数据预处理后的第一卫星参数进行参数估计和修正，获得第一修正参数；
基于所述第一修正参数获得动态参数；
将所述动态参数发送至数据中心。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一修正参数获得动态参数，包括：
将动态基准站的动态坐标参数设置为高斯白噪声；
在模糊度参数收敛时将所述动态坐标参数与第一修正参数以及所述卫星的相关高度角信息、方位角信息作为所述动态参数。
9.一种大气区域建模方法，其特征在于，应用于静态基准站，所述方法包括：
从卫星获取第二卫星参数，所述第二卫星参数包括第二对流层参数和第二电离层参数；
对所述第二卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；
对数据预处理后的第二卫星参进行参数估计和修正，获得第二修正参数；
基于所述第二修正参数获得静态参数；
将所述静态参数发送至数据中心。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二修正参数获得静态参数，包括：
将静态基准站的静态坐标参数固定设置为网解周解结果；
在模糊度参数收敛时将所述静态坐标参数与第二修正参数以及所述卫星的相关高度角信息、方位角信息作为所述静态参数。
11.一种大气区域建模装置，其特征在于，应用于数据中心，所述装置包括：
动态参数获取模块，用于从至少一个动态基站获取对应的至少一个动态参数；
静态参数获取模块，用于从至少一个静态基站获取对应的至少一个静态参数；
大气区域模型获取模块，用于基于所述至少一个动态参数和所述至少一个静态参数获得大气区域模型。
12.一种大气区域建模装置，其特征在于，应用于动态基准站，所述装置包括：
第一卫星参数获取模块，用于从卫星获取第一卫星参数，所述第一卫星参数包括第一对流层参数和第一电离层参数；
第一预处理模块，用于对所述第一卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；
第一修正模块，用于对数据预处理后的第一卫星参进行参数估计和修正，获得第一修正参数；
动态参数确定模块，用于基于所述第一修正参数获得动态参数；
第一发送模块，用于将所述动态参数发送至数据中心。
13.一种大气区域建模装置，其特征在于，应用于静态基准站，所述装置包括：
第二卫星参数获取模块，用于从卫星获取第二卫星参数，所述第二卫星参数包括第二对流层参数和第二电离层参数；
第二预处理模块，用于对所述第二卫星参数进行数据预处理，所述数据预处理包括周跳探测修复、钟跳探测修复、差分码偏差改正、系统间偏差改正和频率间偏差改正中的至少一个；
第二修正模块，用于对数据预处理后的第二卫星参进行参数估计和修正，获得第二修正参数；
静态参数确定模块，用于基于所述第二修正参数获得静态参数；
第二发送模块，用于将所述静态参数发送至数据中心。
14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行权利要求1-10中任一项所述方法中的步骤。
15.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行权利要求1-10任一项所述方法中的步骤。
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