本技术涉及全球卫星导航系统气象学，尤其涉及一种大气可降水量监测方法、装置、设备以及计算机存储介质。
背景技术：
：：1、在当前社会中，极端自然灾害天气频发，其中极端降雨对社会经济的影响愈发显著。为了更好地理解和应对这一天气现象，实时监测极端降雨变得尤为重要。其中，pwv(precipitable water vapor，大气可降水量)实时监测是一种有效的监测方式。2、随着全球卫星导航系统气象学技术的不断发展，用户对pwv监测的准确性提出更高的要求。现有的pwv监测通过结合gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)以及ppp(precise point positioning，精密单点定位)的方式实时计算大气中的对流层天顶湿延迟量，并将对流层天顶湿延迟量转换为大气可降水量，从而实现pwv监测。但是，这种监测方式存在着一定的局限性，一方面，gnss技术在探测大气可降水量方面主要采用基于ppp的浮点解，然而因受ppp浮点解技术定位收敛时间长的约束，导致实时计算大气中的对流层天顶湿延迟量以及转换为大气可降水量的收敛过程较为缓慢，实时性不强；另一方面，基于ppp的浮点解方法在探测大气可降水量方面的精度受到限制，难以满足用户对pwv监测的高精度要求。也就是说，如何提高pwv实时监测的准确性是目前亟需解决的技术问题。技术实现思路1、本技术的主要目的在于提供一种大气可降水量监测方法、装置、设备以及计算机存储介质，旨在提高大气可降水量的准确性。2、为实现上述目的，本技术提供一种大气可降水量监测方法，所述大气可降水量监测方法应用于接收机，所述接收机与卫星建立有通信连接，所述大气可降水量监测方法包括：3、基于预设的网络传输协议获取所述卫星的实时ssr改正数，所述实时ssr改正数至少包括轨道改正数、钟差改正数、伪距偏差改正数以及相位偏差改正数；4、按照预设的广播星历分别对所述轨道改正数以及所述钟差改正数进行合并，得到所述卫星的精密轨道以及精密钟差；5、依据所述精密轨道、所述精密钟差以及所述相位偏差改正数，确定所述卫星的星间差无电离层模糊度以及对流层天顶湿延迟浮点解，并依据所述伪距偏差改正数以及所述相位偏差改正数确定所述卫星的星间差宽巷模糊度；6、依据所述星间差无电离层模糊度和所述星间差宽巷模糊度确定所述卫星的星间差窄巷模糊度浮点解，并按照预设的最小二乘降相关平差算法对所述星间差窄巷模糊度浮点解进行固定后，对所述对流层天顶湿延迟浮点解进行更新，得到对流层天顶湿延迟固定解；7、依据所述接收机中的传感器采集到的大气温度、大气湿度以及大气气压对所述对流层天顶湿延迟固定解进行降水量转换，得到大气可降水量。8、可选地，所述轨道改正数至少包括所述卫星在参考时刻下处于卫星轨道坐标系下的卫星径向改正数、卫星切向改正数以及卫星法向改正数，所述按照预设的广播星历分别对所述轨道改正数以及所述钟差改正数进行合并，得到所述卫星的精密轨道以及精密钟差的步骤包括：9、依据所述卫星径向改正数、卫星切向改正数以及卫星法向改正数构建所述卫星的改正数矩阵，并依据所述卫星在所述参考时刻下处于所述卫星轨道坐标系下的卫星径向速度、卫星切向速度以及卫星法向速度构建所述卫星的速度矩阵；10、确定所述卫星的当前时刻与所述参考时刻之间的时间差值，并将所述改正数矩阵叠加在所述速度矩阵与所述时间差值之间的乘积矩阵上，得到所述卫星在卫星轨道坐标系下的精密轨道改正数；11、按照预设的广播星历对所述卫星在地心地固坐标系下的位置坐标以及速度坐标进行向量计算，得到所述卫星的径向单位向量、切向单位向量以及法向单位向量，并依据所述径向单位向量、所述切向单位向量以及所述法向单位向量构建的单位向量矩阵对所述精密轨道改正数进行地心地固坐标系转换，得到所述卫星的精密轨道；12、确定所述钟差改正数指定的实时钟差改正多项式，所述实时钟差改正多项式至少包括常数项、一次项以及二次项，并将所述常数项叠加在所述一次项与时间差值的乘积上后，与所述时间差值的平方进行求和处理，得到所述卫星的精密钟差。13、可选地，所述依据所述精密轨道、所述精密钟差以及所述相位偏差改正数，确定所述卫星的星间差无电离层模糊度以及对流层天顶湿延迟浮点解的步骤包括：14、获取所述精密轨道对应的所述卫星到所述接收机之间的实际距离，并依据所述实际距离、预设的接收机钟差、预设的对流层天顶延迟确定所述卫星的无电离层组合伪距观测值的各项误差改正；15、依据所述实际距离、所述接收机钟差、所述相位偏差改正数、预设的无电离层组合波长以及预设的无电离层组合模糊度确定所述卫星的无电离层组合相位观测值的各项误差改正；16、在确定所述无电离层组合伪距观测值的各项误差改正以及所述无电离层组合相位观测值的各项误差改正后，依据两个不同卫星的所述无电离层组合伪距观测值以及两个不同卫星的所述无电离层组合相位观测值对所述接收机钟差进行消除处理，得到所述卫星的星间差无电离层模糊度；17、依据所述接收机所在位置的大气压、纬度、大地高确定对流层干延迟，并依据所述对流层天顶延迟与所述对流层干延迟之间的差值，确定对流层天顶湿延迟浮点解。18、可选地，所述依据所述实际距离、所述接收机钟差、所述相位偏差改正数、预设的无电离层组合波长以及预设的无电离层组合模糊度确定所述卫星的无电离层组合相位观测值的各项误差改正的步骤包括：19、依据所述相位偏差改正数对所述卫星的第一频点以及所述卫星的第二频点进行相位偏差改正处理，得到所述第一频点的相位偏差改正值以及所述第二频点的相位偏差改正值，所述第一频点是指所述卫星的多个频点中的一个频点，所述第二频点是指多个所述频点中除所述第一频点之外的任意一个频点；20、依据所述实际距离、所述接收机钟差、所述第一频点的相位偏差改正值、所述第二频点的相位偏差改正值、预设的无电离层组合波长以及预设的无电离层组合模糊度确定所述卫星的无电离层组合相位观测值的各项误差改正。21、可选地，所述依据所述伪距偏差改正数以及所述相位偏差改正数确定所述卫星的星间差宽巷模糊度的步骤包括：22、依据所述伪距偏差改正数对所述第一频点以及所述第二频点进行伪距偏差改正，得到无电离层组合至所述第一频点的伪距偏差改正值，以及无电离层组合至所述第二频点的伪距偏差改正值；23、依据所述第一频点的伪距观测值、所述第二频点的伪距观测值、所述第一频点的伪距偏差改正值、所述第二频点的伪距偏差改正值、所述第一频点的相位偏差改正值、所述第二频点的相位偏差改正值、所述第一频点的频率、所述第二频点的频率以及预设的光速常数确定所述卫星的mw组合观测值；24、依据两个不同卫星的mw组合观测值之间的差值，确定星间差mw组合观测值，并依据所述星间差mw组合观测值确定所述卫星的星间差宽巷模糊度。25、可选地，所述依据所述星间差mw组合观测值确定所述卫星的星间差宽巷模糊度的步骤包括：26、按照预设的多历元求平均对所述星间差mw组合观测值进行平滑处理，得到平滑后的星间差mw组合观测值；27、若所述平滑后的星间差mw组合观测值处于预设的整周误差允许范围内，则将所述星间差mw组合观测值的整数解作为所述卫星的星间差宽巷模糊度。28、可选地，所述按照预设的最小二乘降相关平差算法对所述星间差窄巷模糊度浮点解进行固定的步骤还包括：29、按照预设的最小二乘降相关平差算法对所述星间差窄巷模糊度浮点解进行整数解搜索处理，得到所述星间差窄巷模糊度的多组星间差模糊度整数解；30、将所述星间差窄巷模糊度浮点解与各所述星间差模糊度整数解之间的距离方差和的值按照从小到大的顺序进行排列后，得到多个所述距离方差和中最小值的距离方差和；31、将所述最小值的距离方差和作为星间差模糊度整数最优解，并按照所述从小到大的顺序将与所述星间差模糊度整数最优解相邻的距离方差和作为星间差模糊度整数次优解；32、若所述星间差模糊度整数次优解与所述星间差模糊度整数最优解之间的比值大于预设的比例阈值，则将所述星间差模糊度整数最优解作为所述星间差窄巷模糊度浮点解的固定解。33、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种大气可降水量监测装置，应用于接收机，所述接收机与卫星建立有通信连接，本技术大气可降水量监测装置包括：34、获取模块，用于基于预设的网络传输协议获取所述卫星的实时ssr改正数，所述实时ssr改正数至少包括轨道改正数、钟差改正数、伪距偏差改正数以及相位偏差改正数；35、合并模块，用于按照预设的广播星历分别对所述轨道改正数以及所述钟差改正数进行合并，得到所述卫星的精密轨道以及精密钟差；36、求解模块，用于依据所述精密轨道、所述精密钟差以及所述相位偏差改正数，确定所述卫星的星间差无电离层模糊度以及对流层天顶湿延迟浮点解，并依据所述伪距偏差改正数以及所述相位偏差改正数确定所述卫星的星间差宽巷模糊度；37、固定模块，用于依据所述星间差无电离层模糊度和所述星间差宽巷模糊度确定所述卫星的星间差窄巷模糊度浮点解，并按照预设的最小二乘降相关平差算法对所述星间差窄巷模糊度浮点解进行固定后，对所述对流层天顶湿延迟浮点解进行更新，得到对流层天顶湿延迟固定解；38、降水量转换模块，用于依据所述接收机中的传感器采集到的大气温度、大气湿度以及大气气压对所述对流层天顶湿延迟固定解进行降水量转换，得到大气可降水量。39、本技术大气可降水量监测装置的各个功能模块在运行时实现如上所述的本技术大气可降水量监测方法的步骤。40、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种大气可降水量监测设备，所述大气可降水量监测设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的大气可降水量监测程序，所述大气可降水量监测程序被所述处理器执行时实现上述大气可降水量监测方法的步骤。41、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有大气可降水量监测程序，所述大气可降水量监测程序被处理器执行时实现上述的大气可降水量监测方法的步骤。42、本技术提供了一种大气可降水量监测方法对现有的大气可降水量监测方式进行了优化。具体的，本技术基于预设的网络传输协议可以获取卫星的实时ssr改正数，可以确保卫星导航定位的计算准确性以及实时性，另外，实时ssr改正数至少包括轨道改正数、钟差改正数、伪距偏差改正数以及相位偏差改正数；然后，按照预设的广播星历分别对轨道改正数以及钟差改正数进行合并，可以准确地得到卫星的精密轨道以及精密钟差，进而有效地提高了卫星导航定位精度；接下来，本技术通过采用卫星的精密轨道以及精密钟差可以显著减少由于卫星位置和钟差引起的误差，然后结合相位偏差改正数，可以准确地得到卫星的星间差无电离层模糊度以及对流层天顶湿延迟浮点解后，并依据伪距偏差改正数以及相位偏差改正数可以准确地得到卫星的星间差宽巷模糊度；然后在得到星间差无电离层模糊度和星间差宽巷模糊度后，可以确定卫星的星间差窄巷模糊度浮点解，并通过预设的最小二乘降相关平差算法对星间差窄巷模糊度浮点解进行固定，不仅有效地减少了计算时间和复杂度，还进一步地提高了卫星导航定位的精度以及可靠性；然后在星间差窄巷模糊度固定后，本技术可以对对流层天顶湿延迟浮点解进行更新，进而可以准确地得到对流层天顶湿延迟固定解，这有助于进一步提高对流层延迟改正的精度；最后，依据接收机中的传感器采集到的大气温度、大气湿度以及大气气压，可以对对流层天顶湿延迟固定解进行降水量转换，可以准确地得到大气可降水量，实现了比现有浮点解更高精度和可靠的大气可降水量反演，进而有效地提高了pwv实时监测的准确性。当前第1页12当前第1页12
技术特征：1.一种大气可降水量监测方法，其特征在于，所述大气可降水量监测方法应用于接收机，所述接收机与卫星建立有通信连接，所述大气可降水量监测方法包括：
2.如权利要求1所述大气可降水量监测方法，其特征在于，所述轨道改正数至少包括所述卫星在参考时刻下处于卫星轨道坐标系下的卫星径向改正数、卫星切向改正数以及卫星法向改正数，所述按照预设的广播星历分别对所述轨道改正数以及所述钟差改正数进行合并，得到所述卫星的精密轨道以及精密钟差的步骤包括：
3.如权利要求1所述大气可降水量监测方法，其特征在于，所述依据所述精密轨道、所述精密钟差以及所述相位偏差改正数，确定所述卫星的星间差无电离层模糊度以及对流层天顶湿延迟浮点解的步骤包括：
4.如权利要求3所述大气可降水量监测方法，其特征在于，所述依据所述实际距离、所述接收机钟差、所述相位偏差改正数、预设的无电离层组合波长以及预设的无电离层组合模糊度确定所述卫星的无电离层组合相位观测值的各项误差改正的步骤包括：
5.如权利要求4所述大气可降水量监测方法，其特征在于，所述依据所述伪距偏差改正数以及所述相位偏差改正数确定所述卫星的星间差宽巷模糊度的步骤包括：
6.如权利要求5所述大气可降水量监测方法，其特征在于，所述依据所述星间差mw组合观测值确定所述卫星的星间差宽巷模糊度的步骤包括：
7.如权利要求1所述大气可降水量监测方法，其特征在于，所述按照预设的最小二乘降相关平差算法对所述星间差窄巷模糊度浮点解进行固定的步骤还包括：
8.一种大气可降水量监测装置，其特征在于，所述大气可降水量监测装置应用于接收机，所述接收机与卫星建立有通信连接，所述大气可降水量监测装置包括：
9.一种大气可降水量监测设备，其特征在于，所述大气可降水量监测设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的大气可降水量监测程序，所述处理器执行所述大气可降水量监测程序时实现如权利要求1至7中任一项所述大气可降水量监测方法的步骤。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有大气可降水量监测程序，所述大气可降水量监测程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述大气可降水量监测方法的步骤。
技术总结本申请公开了一种大气可降水量监测方法、装置、设备以及计算机存储介质，该方法包括：在获取卫星的实时SSR改正数后，按照预设的广播星历分别对轨道改正数以及钟差改正数进行合并，在合并得到卫星的精密轨道以及精密钟差基础上结合相位偏差改正数，得到星间差无电离层模糊度以及对流层天顶湿延迟浮点解，以及依据伪距偏差改正数以及相位偏差改正数确定卫星的星间差宽巷模糊度后，确定星间差窄巷模糊度浮点解，并通过最小二乘降相关平差算法固定星间差窄巷模糊度浮点解后，更新对流层天顶湿延迟浮点解以得到对流层天顶湿延迟固定解，依据大气环境参数对流层天顶湿延迟固定解进行降水量转换，得到大气可降水量，以提高大气可降水量的准确性。
技术研发人员：周健,毛刚,刘俊强
受保护的技术使用者：北京智汇空间科技有限公司
技术研发日：技术公布日：2024/6/26
