【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于掩星探测，尤其是涉及一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法。
技术介绍
1、gnss无线电大气掩星探测技术是一种利用gnss信号穿过中性大气层因为不同高度上大气密度不同而发生折射的现象进行地球周边大气弯曲角、折射率、温度、湿度、压强进行探测的方法。gnss掩星数据处理过程中采用掩星和参考星的载波相位观测量进行单差处理，掩星和参考星中shapiro时延和周期性相对论效应分别可引起0.2m和15m左右的误差，其中shapiro时延与几何距离相关，周期性相对论效应与钟差相关，15m左右的误差对中性大气掩星反演有较大影响。
2、因此，在gnss掩星探测中，需要对shapiro时延误差和周期性相对论效应误差进行改正。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，引入shapiro时延和周期性相对论效应误差改正算法，提升掩星大气弯曲角、折射率、温度、湿度、压强等廓线产品精度，保证其质量满足数值预报精度要求。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，包括以下步骤：
4、s1、读入掩星观测时间；
5、s2、读取leo精密星历文件，用以获取leo的位置；
6、s3、读取gnss精密星历文件，用以获取掩星和参考星的位置；
7、s4、计算出掩星和参考星到leo的信号
8、s5、根据步骤s4中插值得到的掩星和参考星的位置，分别计算掩星和参考星到地心之间的几何距离；
9、s6、由引力时延公式计算出shapiro时延误差；
10、s7、模型公式计算周期性相对论效应误差；
11、s8、计算得到相对论效应改正量。
12、进一步的，在步骤s1中，具体包括：
13、解码掩星观测数据，读取掩星接收时间tr、掩星载波相位、信噪比、开环信息、掩星星号nocc、参考星载波相位、参考星信噪比、参考星星号nref信息。
14、进一步的，在步骤s2中，读取leo精密定轨文件中的时间leot、leo各时间历元x轴坐标leopx、leo各时间历元y轴坐标leopy、leo各时间历元z轴坐标leopz序列、时间序列leot长度n；
15、从leot序列中采用二分查找法查找离时间tr最近的脚标i，采用三次样条插值算法从leopx、leopy和leopz序列中分别插值出leo在tr时刻三轴坐标xleo、yleo、zleo；
16、三次样条插值函数如公式（1）所示，令三个轴的坐标分别为：（x1,y1），（x2,y2），…，（xn,yn）：
17、（1）；
18、上式中，
19、j=i-4,i-3,i-2,i-1,i,i+1,i+2,i+3,i+4,i+5；
20、b、c、d分别为三次函数s(x)的一次项、二次项和三次项系数；
21、三轴均按照公式进行插值，计算各自的系数，最后求出leo在tr时刻的三轴位置xleo、yleo、zleo。
22、进一步的，在步骤s3中，具体包括：
23、读取gnss精密星历文件中的时间gnsst、gnss各卫星各时间历元x轴坐标gnsspx、gnss各卫星各时间历元y轴坐标gnsspy、gnss各卫星各时间历元z轴坐标gnsspz序列，及时间序列gnsst长度m；
24、采用公式（1）分别计算出掩星位置xocc、yocc、zocc及速度vxocc、vyocc、vzocc和参考星位置xref、yref、zref。
25、进一步的，在步骤s4中，还需要计算信号传播延迟：
26、掩星和参考星的gnss信号由掩星和参考星发射，被leo卫星载gnss掩星探测仪接收，期间存在信号传播延迟τ，通过距离迭代的方法进行计算，每次迭代均更新几何距离和传播延迟τ，当掩星与leo几何距离、参考星与leo几何距离变化小于设定距离则结束迭代，此刻得到信号传播延迟τ。
27、进一步的，在步骤s4中，具体包括：
28、掩星和参考星均对应gnss信号发射时刻，需要将掩星观测数据接收时刻tr减去信号传播延迟τ得到信号发射时刻ts；
29、利用通过公式（1）插值出最近时间的掩星和参考星位置xocc1、yocc1、zocc1及速度vxocc1、vyocc1、vzocc1和参考星位置xref1、yref1、zref1及速度vxref1、vyref1、vzref1。
30、进一步的，在步骤s5中，具体包括：
31、利用空间两点之间几何距离计算公式（2）至公式（6）分别计算出leo与地心之间几何距离pleo，掩星与地心之间几何距离pocc和参考星与地心之间的几何距离pref,掩星与leo之间几何距离plg，参考星与leo之间几何距离plr：
32、（2）；
33、（3）；
34、（4）；
35、（5）；
36、（6）。
37、进一步的，在步骤s6中，具体包括：
38、shapiro时延是由于信号发射机与信号接收机之间引力延迟造成，该误差与牛顿引力常数g、光在空气中传播速度c、地球质量me、leo位置和掩星及参考星位置有关，掩星shapiro时延δρo计算如公式（7）所示，参考星shapiro时延δρr计算如公式（8）所示：
39、（7）；
40、（8）。
41、进一步的，在步骤s7中，具体包括：
42、周期性相对论效应与掩星和参考星的位置、速度有关，掩星周期性相对论效应δto计算如公式（9）所示，参考星shapiro时延δtr计算如公式（10）所示：
43、（9）；
44、（10）。
45、进一步的，在步骤s8中，具体包括：
46、掩星相对论效应δo和参考星相对论效应δr分别由各自的shapiro时延和周期性相对论效应之和组成，具体如公式（11）和公式（12）所示：
47、（11）；
48、（12）；
49、在gnss掩星反演数据处理过程中对掩星和参考星的载波相位观测量分别剔除δo和δr分别的影响，以提升掩星反演产品精度。
50、进一步的，本方案公开了一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法。
51、进一步的，本方案公开了一种服务器，包括至少一个处理器，以及与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S1中，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S2中，读取LEO精密定轨文件中的时间LeoT、LEO各时间历元X轴坐标LeoPx、LEO各时间历元Y轴坐标LeoPy、LEO各时间历元Z轴坐标LeoPz序列、时间序列LeoT长度n；
4.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S3中，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S4中，还需要计算信号传播延迟：
6.根据权利要求3所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S4中，具体包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法
8.根据权利要求7所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S6中，所述由引力时延公式计算出shapiro时延误差包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S7中，具体包括：
10.根据权利要求9所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤S8中，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤s1中，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤s2中，读取leo精密定轨文件中的时间leot、leo各时间历元x轴坐标leopx、leo各时间历元y轴坐标leopy、leo各时间历元z轴坐标leopz序列、时间序列leot长度n；
4.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤s3中，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于shapiro时延和周期性相对论效应改正方法，其特征在于，在步骤s4...
【专利技术属性】
技术研发人员：程艳，张涛，姜明波，闫明明，吴靖云，王鹏宇，张凯，褚玉滨，郭浩然，李峰辉，李兴国，王鹏程，
申请(专利权)人：天津云遥宇航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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