有效
掩星大气弯曲角观测误差的确认方法、装置及使用方法
李峰辉、许文卿、管文婷、张嘉祺、闫明明、刘春洋、王鹏程、李兴国
天津云遥宇航科技有限公司
摘要
本申请涉及掩星观测技术领域,公开一种掩星大气弯曲角观测误差的确认方法。该确认方法包括:获得掩星数据中的掩星大气弯曲角,以及掩星数据中掩星廓线对应的非来源于当前掩星的第一气象数据集和第二气象数据集;根据第一气象数据集确定第一大气弯曲角,根据第二气象数据集确定第二大气弯曲角;获得掩星大气弯曲角与第一大气弯曲角的第一弯曲角误差,掩星大气弯曲角与第二大气弯曲角的第二弯曲角误差,以及,第一大气弯曲角与第二大气弯曲角的第三弯曲角误差;通过公式确定掩星大气弯曲角观测误差。采用该确认方法可提高观测误差的客观性。本申请还公开一种掩星大气弯曲角观测误差的确认装置和使用方法。
1.一种掩星大气弯曲角观测误差的确认方法,其特征在于,包括:获得掩星数据中的掩星大气弯曲角,以及所述掩星数据中掩星廓线对应的非来源于当前掩星的第一气象数据集和第二气象数据集;其中,所述第一气象数据集和所述第二气象数据集二者来源之间的相关度低于第一预设阈值,两个数据集的来源视为不相关;所述掩星大气弯曲角的来源与所述第一气象数据集、所述第二气象数据集的相关度低于第二预设阈值,使所述大气弯曲角的来源与所述第一气象数据集、所述第二气象数据集不相关;根据所述第一气象数据集确定第一大气弯曲角,根据所述第二气象数据集确定第二大气弯曲角;获得所述掩星大气弯曲角与所述第一大气弯曲角的第一弯曲角误差,所述掩星大气弯曲角与所述第二大气弯曲角的第二弯曲角误差,以及,所述第一大气弯曲角与所述第二大气弯曲角的第三弯曲角误差;通过如下公式确定掩星大气弯曲角观测误差: ;其中, 为所述掩星大气弯曲角观测误差, 为所述第一弯曲角误差, 为所述第二弯曲角误差, 为所述第三弯曲角误差。
2.根据权利要求1所述的掩星大气弯曲角观测误差的确认方法,其特征在于,根据所述第一气象数据集确定第一大气弯曲角,根据所述第二气象数据集确定第二大气弯曲角,包括:根据所述第一气象数据集和所述第二气象数据集中的当前温度、当前相对湿度、当前大气压分别确定二者对应的大气折射率;其中,大气折射率与海拔一一对应;根据二者对应的大气折射率,分别确定二者对应的所述第一大气弯曲角以及所述第二大气弯曲角。
3.根据权利要求2所述的掩星大气弯曲角观测误差的确认方法,其特征在于,根据二者对应的大气折射率,分别确定二者对应的所述第一大气弯曲角以及所述第二大气弯曲角,包括:根据二者对应的折射率分别确定二者对应的折射率廓线;基于阿贝尔积分方程,根据二者对应的折射率廓线和海拔确定所述第一大气弯曲角和所述第二大气弯曲角;或者,将预设高度以下的高度划分为多个层次的碰撞高度层;其中,每个碰撞高度层的碰撞高度是根据参考高度、局部曲率半径以及所述第一气象数据集和所述第二气象数据集分别对应的大气折射率、海拔确定的,所述参考高度是掩星廓线数据的掩星点距离参考椭球面的高度,所述局部曲率半径是掩星廓线数据中最后一个数据参考椭球体的局部曲率半径;根据每个碰撞高度层对应的所述第一气象数据集和所述第二气象数据集的大气折射率,确定所述第一气象数据集和所述第二气象数据集对应的每个碰撞高度层的折射率梯度;根据所述第一气象数据集和所述第二气象数据集对应的大气折射率、折射率梯度以及每个碰撞高度层的碰撞高度,确定每个碰撞高度层中所述第一气象数据集和所述第二气象数据集对应的大气弯曲角;根据所述第一气象数据集对应的多个大气弯曲角确定所述第一大气弯曲角,根据所述第二气象数据集对应的多个大气弯曲角确定所述第二大气弯曲角。
4.根据权利要求3所述的掩星大气弯曲角观测误差的确认方法,其特征在于,每个碰撞高度层的碰撞高度通过如下方式确定: ;其中, 为碰撞高度层序号, 为第 个碰撞高度层的碰撞高度, 为所述第一气象数据集或所述第二气象数据集中对应于第 个碰撞高度层的海拔, 为所述参考高度, 为所述局部曲率半径, 为所述第一气象数据集或所述第二气象数据集中对应于 和第 个碰撞高度层的大气折射率;和/或,根据每个碰撞高度层对应的所述第一气象数据集和所述第二气象数据集的大气折射率,确定每个碰撞高度层的折射率梯度,包括: ;其中, 为碰撞高度层序号, 为所述第一气象数据集或所述第二气象数据集对应的第 个碰撞高度层的折射率梯度, 为所述第一气象数据集或所述第二气象数据集对应的第 个碰撞高度层的大气折射率, 为对应于第 个碰撞高度层的大气折射率, 为第 个碰撞高度层的碰撞高度, 为第 个碰撞高度层的碰撞高度;和/或,根据所述第一气象数据集和所述第二气象数据集对应的大气折射率、折射率梯度以及每个碰撞高度层的碰撞高度,确定每个碰撞高度层中所述第一气象数据集和所述第二气象数据集对应的大气弯曲角,包括: ;其中, 为碰撞高度层序号, 为所述第一气象数据集或所述第二气象数据集对应的第 个碰撞高度层的大气弯曲角, 为第 个碰撞高度层的碰撞高度, 为碰撞高度层的总层数, 为所述第一气象数据集或所述第二气象数据集对应的第 个碰撞高度层的折射率梯度, 为第 个碰撞高度层的碰撞高度, 为所述第一气象数据集或所述第二气象数据集对应的第 个碰撞高度层的大气折射率, 为第 个碰撞高度层的碰撞高度。
5.根据权利要求2所述的掩星大气弯曲角观测误差的确认方法,其特征在于,根据所述第一气象数据集和所述第二气象数据集中的当前温度、当前相对湿度、当前大气压分别确定二者对应的大气折射率,包括: ; ; ; ; ; ;其中, 为冰面饱和水汽压, 为水面饱和水汽压, 为当前温度, 为水的纯水相下限温度, 为水的纯冰相上限温度, 为 和 的混合权重, 为混合饱和水汽压, 为实际水汽压, 为当前相对湿度, 为当前大气压。
6.根据权利要求1所述的掩星大气弯曲角观测误差的确认方法,其特征在于,所述第一气象数据集和所述第二气象数据集的获得方式包括:在时间维度上,基于掩星观测时刻前后两个时次的数据,采用线性加权插值方法获取掩星观测时刻;在水平空间维度上,以掩星切点经纬度坐标为中心,选取其周边四个格网点的数值,通过双线性插值算法计算切点位置;在垂直空间维度上,通过对数气压坐标转换,采用三次样条插值方法获得掩星观测高度层;在两个不相关的气象数据来源处,分别获得所述掩星观测时刻、所述切点位置、所述掩星观测高度层对应的第一气象数据和第二气象数据;依据所述掩星廓线获得若干所述第一气象数据和所述第二气象数据,将若干所述第一气象数据组合成所述第一气象数据集,将若干所述第二气象数据组合成所述第二气象数据集。
7.根据权利要求1至6任一项所述的掩星大气弯曲角观测误差的确认方法,其特征在于,掩星能够接收不同类型导航系统下导航卫星的信号;获得掩星数据的掩星大气弯曲角,包括:获得掩星数据来源对应的导航系统类型;确定与所述导航系统类型对应的所述掩星大气弯曲角。
8.一种掩星大气弯曲角观测误差的确认装置,其特征在于,包括:第一获得模块,用于获得掩星数据中的掩星大气弯曲角,以及所述掩星数据中掩星廓线对应的非来源于当前掩星的第一气象数据集和第二气象数据集;其中,所述第一气象数据集和所述第二气象数据集二者来源之间的相关度低于第一预设阈值,两个数据集的来源视为不相关;所述掩星大气弯曲角的来源与所述第一气象数据集、所述第二气象数据集的相关度低于第二预设阈值,使所述大气弯曲角的来源与所述第一气象数据集、所述第二气象数据集不相关;第一确定模块,用于根据所述第一气象数据集确定第一大气弯曲角,根据所述第二气象数据集确定第二大气弯曲角;第二获得模块,用于获得所述掩星大气弯曲角与所述第一大气弯曲角的第一弯曲角误差,所述掩星大气弯曲角与所述第二大气弯曲角的第二弯曲角误差,以及,所述第一大气弯曲角与所述第二大气弯曲角的第三弯曲角误差;第二确定模块,用于通过如下公式确定掩星大气弯曲角观测误差: ;其中, 为所述掩星大气弯曲角观测误差, 为所述第一弯曲角误差, 为所述第二弯曲角误差, 为所述第三弯曲角误差。
9.一种掩星大气弯曲角观测误差的使用方法,其特征在于,包括:获得用户输入的导航系统种类、区域范围、高度范围,根据拟合函数确定映射弯曲角误差;其中,映射弯曲角误差是通过如下方式确定的:根据预设映射方式,将掩星大气弯曲角观测误差映射为映射弯曲角误差;其中,预设映射方式与掩星大气弯曲角观测误差的使用方式对应;拟合函数是通过如下方式确定的:获得能够被掩星接收信号的导航系统种类,根据地球纬度将地球划分为多个区域范围,根据高度将大气高度划分为多个高度范围;针对每个导航系统种类、每个区域范围、每个高度范围,均采用权利要求1至7任一项所述的确认方法确定掩星大气弯曲角观测误差;将每个掩星大气弯曲角观测误差均映射为映射弯曲角误差;根据预设拟合方式,以一一对应的映射弯曲角、导航系统种类、区域范围、高度范围为拟合数据集,拟合出以导航系统种类、区域范围、高度范围为自变量、以映射弯曲角为因变量的拟合函数。
10.一种掩星大气弯曲角观测误差的确认装置,包括处理器和存储有程序指令的存储器,其特征在于,所述处理器被配置为在执行所述程序指令时,执行如权利要求1至7任一项所述的掩星大气弯曲角观测误差的确认方法;或者,执行如权利要求9所述的掩星大气弯曲角观测误差的使用方法。



