对流层延迟是高精度GNSS导航定位的重要误差源。本研究利用IGS站提供的高精度对流层天顶延迟时间序列和NCEP大气资料进一步研究了全球及中国区域对流层天顶延迟的时空变化特征。在此基础上,利用NCEP资料建立了无需地面实测气象参数且同时顾及经、纬度差异的全球对流层天顶延迟IGGtrop模型。IGGtrop模型在全球125个IGS站的平均误差(bias)和平均中误差(rms)分别为-0.8 cm和4.0 cm,优于同等条件下国际上常用对流层延迟模型EGNOS、UNB3和UNB3m模型的结果(上述三模型的bias和rms分别为2.0、2.0、0.7 cm和5.4、5.4、5.0 cm)。同时,IGGtrop模型的bias和rms的分布范围小于EGNOS等模型,显示其在全球各地区的改正效果具有相对更好的一致性。IGGtrop模型在中国几个IGS站的bias范围为-2.0~0.4 cm,rms为2.1~6.4 cm,总体上优于EGNOS等模型的改正效果。IGGtrop模型在南半球的改正精度也显著优于EGNOS和UNB3m模型。IGGtrop模型的另一优点是误差随高度增加没有明显变化,从而避免了其他许多模型随高度增加而精度明显降低的情况。
IGGtrop模型在全球范围内同时考虑了对流层天顶延迟随经、纬度的分布,能更好地反映中国及全球对流层天顶延迟的时空变化特征,而且建模方法较为简单,可以满足实时定位和导航的研究与应用的精度要求,也可作为我国自主全球卫星导航系统建设和应用的参考模型之一。
表1IGGtrop、EGNOS、UNB3及UNB3m对流层延迟模型的全球范围的误差统计([ ]内为取值范围)
图1IGGtrop(△)和UNB3m(﹢)模型的平均偏差bias和rms随高度、纬度及经度的分布。