CN116010750A - 一种基于精密单点定位技术的探空方法、装置和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于精密单点定位技术的探空方法，包括：预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，获取原始观测数据，并建立第一预设模型；精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于改正数信息、第一预设模型和第二预设模型对卫星星历数据和原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据；对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。下投探空仪利用精密单点定位技术，实现上百公里外的超远探测区域的高精度高空风场探测，提高气象数据预报的准确性。本申请还涉及一种基于精密单点定位技术的探空装置和设备。
Description
技术领域
本申请无线电探空领域，尤其涉及一种基于精密单点定位技术的探空方法、装置和设备。
背景技术
目前，高空大气探测温度、湿度、气压、风速、风向等气象要素是气象、农业、军事等领域进行气象预报、监测、治理的重要基础。传统的探测方法只能获取本地较低边界层的数据，而采用有人机或无人机搭载气象探测设备的方式灵活、获取范围广泛、投放精准、测量位置精度高。卫星导航测风型探空仪是主流的一种选择，该探空仪测量准确性高、成本低。
高空探测技术需要较高的卫星导航定位精度，通常采用轨迹法，该方法根据随气流飘动的下投探空仪在空中运动的轨迹，测定出风向和风速，依据下投探空仪的位置信息采用卫星导航定位技术获取。为了提高卫星导航定位精度，通常采用差分定位技术，利用两个或多个接收机同步观测相同的卫星，利用误差对两个接收机影响的相似性，得到较高精度的定位结果。一般是将GNSS基准接收机安置在基准点上进行观测，根据已知基准点的精密坐标计算出位置坐标、距离或相位改正数，并由基准站或数据中心通过数据链实时将改正数据发送给另一个用户接收机，从而改正其定位结果，提高定位精度。由于基于有人机或无人机下投探空仪进行高空气象探测的过程中，投放点距离飞机起飞点水平距离上百公里或者上千公里，差分定位基准站与探空仪相距超过20km范围，位置解算精度降低较快。在探测任务半径较大时，一般超过20km，差分定位同样存在与传统的单点定位测量精度不足的问题。如何提供较高精度的卫星导航定位精度是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于精密单点定位技术的探空方法、装置和设备。
本申请解决上述技术问题的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种基于精密单点定位技术的探空方法，所述方法包括：
预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：
所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
第二方面，本申请提供一种基于精密单点定位技术的探空装置，所述装置包括：
第一单元，用于预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
第二单元，用于所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
第三单元，用于所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述技术方案中任一项所述方法的步骤。
本申请的有益效果是：提出了一种基于精密单点定位技术的探空方法，包括搭载下投式探空仪的飞行器起飞前，对所述下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据，所述飞行器起飞后，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。本申请实现高精度的静态、动态定位，作业机动灵活，提高作业效率，节约用户成本。下投探空仪利用精密单点定位技术，加快精密单点定位模块的定位收敛速度，实现上百公里外的超远探测区域的高精度高空风场探测，提高气象数据预报的准确性。
本申请附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实践了解到。
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或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1为本申请实施例一种基于精密单点定位技术的探空方法的流程示意图；
图2为本申请另一实施例一种基于精密单点定位技术的探空装置的模块示意图；
图3是本申请实施例中探空方法的流程的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本申请保护的范围。
现在通常将GNSS基准接收机安置在基准点上进行观测，根据已知基准点的精密坐标计算出位置坐标、距离或相位改正数，并由基准站或数据中心通过数据链实时将改正数据发送给另一个用户接收机，从而改正其定位结果，提高定位精度。由于基于有人机或无人机下投探空仪进行高空气象探测的过程中，投放点距离飞机起飞点水平距离约上百公里或者上千公里，差分定位基准站与探空仪相距超过20km范围，传统的单点定位精度和差分定位精度降低较快，定位结果受卫星星历误差、卫星钟误差及大气延迟的影响较大，位置解算精度不高。1997年，美国喷气推进实验室(JPL)的研究人员首先提出了“非差精密单点定位方法”，Heroux等人针对非差精密单点定位方法进行了研究，并且处理长时间静态观测数据的结果精度达到厘米级。随着IGS的服务产品和对系统误差处理技术的发展，为基于精密单点定位技术的探空方法提供了技术支撑。改变了只能使用双差相位定位才能达到高精度定位的现状，具有传统标准定位和差分定位的优点，能够实现提高卫星同步及数据解算精度，在高空探测、气象预报等领域具有不可限量的应用前景。
参见图1、图3所示的内容，本申请实施例所述的一种基于精密单点定位技术的探空方法，所述方法包括：
110、预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：
在实施例中，卫星星历数据，采用预先注入的方式，传输到下投式探空仪中的精密单点定位模块内；传输的方式可以采用无线传输，或有线传输的方式。
对于无线传输，搭载下投式探空仪的飞行器起飞前，可通过机载的基站，对下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据，也可以采用5G的无线传输的方式，将卫星星历数据传输到精密单点定位模块内。
也可以采用有线的方式，搭载下投式探空仪的飞行器起飞前，利用手持的终端，如手机、笔记本、平板电子设备，预先存储卫星星历数据，在飞行器起飞后，采用这些设备将卫星星历数据传入到所述精密单点定位模块。
飞行器起飞后的航空状态，或下投过程中，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
120、所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
130、所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
基于上述实施例，进一步地，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，具体包括：
所述精密单点定位模块通过无线电信号直接获取导航卫星广播的改正数；
通过对模型进行参数改正的方法获取高精度的定位结果。下投探空仪内置的精密单点定位模块在精密定位修正过程中的改正项包含对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正，相对论效应改正等各种误差的改正。
基于上述实施例，进一步地，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型，具体包括：
利用卫星播发的精密轨道和钟差实时改正，以及下投式探空仪卫星接收机模块采集的非差载波相位观测数据和非差伪距观测数据，建立非差伪距观测模型和非差载波相位观测模型：
其中，s是卫星标识，k是接收机标识，φ是载波相位观测值，λ是波长，f是信号频率，C是真空中光速，ρ是非差码伪距观测值，R是卫地几何距离，T是信号路径上的对流层延迟，η＝40.28TEC，TEC是信号传播路径上的总电子含量，0是卫星轨道误差，t是潮汐效应，dt是接收机钟差，dT是卫星钟差，r是相对论效应，m是载波相位多路径效应，ε是观测噪声。
基于上述实施例，进一步地，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的含对流层延迟误差修正，具体包括：
对流层延迟是指电磁波信号在通过高度为50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟；
基于对流层天顶延迟和投影函数，引入对流层天顶待估参数，采用对流层延迟误差改正模型进行修正，以减少对流层延迟误差；
其中，ZK是对流层天顶延迟，是对流层天顶延迟换算到信号路径上延迟的投影函数，是卫星相对接收机的高度角。
基于上述实施例，进一步地，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的地球自转改正修正，具体包括：
所述精密单点定位模块基于地球自转修正模型，得到地球自转角速度修正值，所述地球自转修正模型是：
其中，XR、YR和ZR是观测站设测站坐标，XS、YS和ZS是卫星坐标，ω是地球自转角速度，c是真空中的光速。
基于上述实施例，进一步地，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的地球固体潮改正修正，具体包括：
所述精密单点定位模块对地球固体潮改正模型如下：
其中，r为地球半径，为摄动天体在地心坐标系中的位置向量，为地心坐标系中测站位置向量，h2是第二Shida数，I2是第二Love数，φ为测站纬度，λ为测站经度；θg是格林尼治恒星，GMx是万有引力常数和月球质量M之乘积，GM3是万有引力常数和太阳质量M之乘积，GM是万有引力常数G和地球质量M之乘积。
基于上述实施例，进一步地，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的相对论效应修正，具体包括：
所述精密单点定位模块基于相对论效应改正模型 对相对论效应r进行改正；
其中，Xs是卫星发射信号时的位置，卫星发射信号时的速度矢量。
基于上述实施例，进一步地，所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向，具体包括：
基于所述精密定位数据中的东向速度U、北向速度V、垂向速度W，风场东向分量Us和北向分量Vs，计算公式如下：
则
即可以得到风速V和风向数据θ，其中g为重力加速度，D为中间变量。
应理解，本申请的目的是：针对传统卫星导航测风型探空仪，利用传统单点定位方式带来的定位精度不高，以及利用常规差分定位方式带来受距离限制的问题，本申请提供一种新型的依托卫星导航定位系统的精密单点定位技术，实现获取精密定位信息，通过精密定位信息反演风场数据，提高高空风场测量精度的方法。
本申请是在下投探空仪上安装机载GNSS精密单点定位模块，在飞机上安装一套机载基准站，根据任务作业时段和作业区域，机载基准站和探空仪的精密单点定位模块可获取GNSS的精密卫星星历、钟差和电离层改正数据等实时数据，可进行机上处理，提高模块的定位精度。同时为提高探空仪的定位时间，将机载基准站的星历数据注入到探空仪的精密单点定位模块，加快探空仪的定位收敛。
本申请中通过一种基于精密单点定位的下投式探空仪装载到探空吊舱内，由有人机或无人机搭载飞行至探测区域，并将探空仪以一定的初速度进行下投，探空仪通过伞降方式自行降落，实施高空风的探测。
下投探空仪内置精密单点定位模块，投放前通过无线或有线的方式获得星历数据。例如，吊舱基准站给探空仪注入星历数据，加快精密单点定位模块的定位收敛，星历数据中包含卫星轨道信息，卫星载波相位，测码伪距观测值等观测量。对于精密单点定位技术一般采用非差伪距和非差载波相位的观测模型，
利用卫星播发的精密轨道和钟差实时改正，以及下投式探空仪卫星接收机模块采集的非差载波相位观测数据或非差伪距观测数据，建立非差伪距观测模型和非差载波相位观测模型，模型定义如下：
其中，S卫星标识，k接收机标识，φ载波相位观测值，λ波长，f信号频率，C真空中光速，ρ非差码伪距观测值，R卫地几何距离，T信号路径上的对流层延迟，η＝40.28TEC(TEC是信号传播路径上的总电子含量)，O卫星轨道误差，t潮汐效应，dt接收机钟差(包括接收机硬件延迟)，dT卫星钟差(包括硬件延迟)，r相对论效应，m载波相位多路径效应，ε观测噪声。
下投探空仪内置的精密单点定位模块通过无线电信号直接获取导航卫星广播的改正数，并通过对模型进行参数改正的方法获取高精度的定位结果。下投探空仪内置的精密单点定位模块在精密定位修正过程中的改正项包含对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正，相对论效应改正等各种误差的改正。
下投探空仪内置的精密单点定位模块的精密单点定位对流层延迟T是指电磁波信号在通过高度为50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟。减小对流层延迟误差最有效的方法是将其分成天顶延迟和投影函数两部分，并引入对流层天顶延迟作为侍估参数。
其中，Zk是对流层天顶延迟，是对流层天顶延迟换算到信号路径上延迟的投影函数，是卫星相对接收机的高度角。
下投探空仪内置的精密单点定位模块的精密单点定位对地球自转的改正采用如下模型：
设测站坐标为(XR YR ZR)，卫星坐标为(XS YS ZS)，ω为地球自转角速度，c为真空中的光速。
下投探空仪内置的精密单点定位模块的精密单点定位对地球固体潮改正模型如下：
式中，r为地球半径；为摄动天体在地心坐标系中的位置向量；为地心坐标系中测站位置向量；h2、l2分别为第二Shida数跟第二Love数，一般h2＝0.6090，l2＝0.0852；φ，λ分别为测站纬度跟经度(东经为正)；θg为格林尼治恒星时；GMj为万有引力常数，G摄动天体的质量，M(j＝2表示月球，j＝3表示太阳)之乘积；GM＝3.986005×1014m3/S2为万有引力常数G和地球质量M之乘积。
下投探空仪内置的精密单点定位模块的精密单点定位对相对论效应改正(一阶，轨道偏心率产生的周期性误差)：
其中，Xs、卫星发射信号时的位置和速度矢量。
精密单点定位PPP数据处理的流程大致为广播星历和观测数据的输入，改正数的获取，改正误差处理，得到精密定位数据，包含经度、纬度、海拔高度以及三维速度分量。
下投探空仪内置的精密单点定位模块获取到精密定位数据，可计算得到风场分量，如下：
定义模块测得的东向速度、北向速度、垂向速度分别为U，V，W，风场东向分量和北向分量分别为Us，Vs，g为重力加速度，则计算公式如下：
设风速和风向分别为V、θ，D为中间变量，则
即可以得到风速、风向数据。
本申请具有以下有益效果：
(1)精密单点定位技术可实现高精度的静态、动态定位，作业机动灵活，不受距离限制，定位收敛快，提高作业效率，节约用户成本。
(2)下投探空仪利用精密单点定位技术，实现上百公里外的超远探测区域的高精度高空风场探测，提高气象数据预报的准确性。
如图2所示，一种基于精密单点定位技术的探空装置，所述装置包括：
第一单元，用于搭载下投式探空仪的飞行器起飞前，对所述下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据，所述飞行器起飞后，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
第二单元，用于所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
第三单元，用于所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
本申请提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述技术方案中任一项所述方法的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元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。
基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
以上，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，所述方法包括：
预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：
所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
2.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型，具体包括：
利用卫星播发的精密轨道和钟差实时改正等卫星星历数据，以及下投式探空仪卫星接收机模块采集的非差载波相位观测数据和非差伪距观测数据，建立非差伪距观测模型和非差载波相位观测模型：
其中，s是卫星标识，k是接收机标识，φ是载波相位观测值，λ是波长，f是信号频率，C是真空中光速，ρ是非差码伪距观测值，R是卫地几何距离，T是信号路径上的对流层延迟，η＝40.28TEC，TEC是信号传播路径上的总电子含量，0是卫星轨道误差，t是潮汐效应，dt是接收机钟差，dT是卫星钟差，r是相对论效应，m是载波相位多路径效应，ε是观测噪声。
预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；
具体包括：采用预先注入的方式，传输到下投式探空仪中的精密单点定位模块内；传输的方式可以采用无线传输，或有线传输的方式。
3.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取卫星改正数，对星历和原始观测量进行误差修正，获取精密定位数据，完成连续精密定位，具体包括：
所述精密单点定位模块通过无线电信号直接获取导航卫星广播的改正数；
通过对模型进行参数改正的方法获取高精度的定位结果；下投探空仪内置的精密单点定位模块在精密定位修正过程中的改正项包括卫星钟差改正、轨道改正、对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正，相对论效应改正等各种误差的改正。
4.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的对流层延迟误差修正，具体包括：
对流层延迟是指电磁波信号在通过高度为50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟；
基于对流层天顶延迟和投影函数，引入对流层天顶待估参数，采用对流层延迟误差改正模型进行修正，以减少对流层延迟误差；
其中，Zk是对流层天顶延迟，是对流层天顶延迟换算到信号路径上延迟的投影函数，是卫星相对接收机的高度角。
5.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的地球自转改正修正，具体包括：
所述精密单点定位模块基于地球自转修正模型，得到地球自转角速度修正值，所述地球自转修正模型是：
其中，XR、YR和ZR是观测站设测站坐标，Xs、Ys和Zs是卫星坐标，ω是地球自转角速度，c是真空中的光速。
6.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的地球固体潮改正修正，具体包括：
所述精密单点定位模块对地球固体潮改正模型如下：
其中，r为地球半径，为摄动天体在地心坐标系中的位置向量，为地心坐标系中测站位置向量，h2是第二Shida数，I2是第二Love数，φ为测站纬度，λ为测站经度；θg是格林尼治恒星，GM2是万有引力常数和月球质量M之乘积，GM3是万有引力常数和太阳质量M之乘积，GM是万有引力常数G和地球质量M之乘积。
7.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行改正项中的相对论效应修正，具体包括：
所述精密单点定位模块基于相对论效应改正模型 对相对论效应r进行改正，
其中，Xs是卫星发射信号时的位置，卫星发射信号时的速度矢量。
8.根据权利要求1所述的基于精密单点定位技术的探空方法，其特征在于，所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向，具体包括：
基于所述精密定位数据中的东向速度U、北向速度V、垂向速度W，风场东向分量Us和北向分量Vs，计算公式如下：
则
即可以得到风速V和风向数据θ，其中g为重力加速度，D为中间变量。
9.一种基于精密单点定位技术的探空装置，其特征在于，所述装置包括：
第一单元，用于预先在下投式探空仪中的精密单点定位模块注入卫星星历数据；搭载所述下投式探空仪的飞行器在航空状态、以及下投过程中，执行以下步骤：所述下投式探空仪中的精密单点定位模块获取原始观测数据，并基于所述卫星星历数据和所述原始观测数据建立第一预设模型；
第二单元，用于所述精密单点定位模块通过无线电信号获取导航卫星广播的改正数信息，并基于所述改正数信息、所述第一预设模型和第二预设模型对所述卫星星历数据和所述原始观测数据进行误差修正，得到精密定位数据，所述改正数信息中的改正项包括对流层延迟误差、地球固体潮误差、地球自转改正和相对论效应改正；
第三单元，用于所述精密单点定位模块对所述精密定位数据进行风场反演计算，得到风速和风向。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
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- 2022-12-26 CN CN202211673346.9A patent/CN116010750A/zh active Pending
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