GPS/LEO掩星观测的变分同化技术 被引量：7

1

作者 刘敏 郭鹏 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2006年第1期27-42,共16页

在简单介绍GPS/LEO掩星探测大气的发展历史和科学意义之后,详细阐述了反演的基本原理;分析了标准反演中存在的问题,并说明一维变分同化(1DVAR)在反演方法中的重要性;给出了一维变分同化中价值函数的求解,以及各种同化因子;简单介绍了对... 在简单介绍GPS/LEO掩星探测大气的发展历史和科学意义之后,详细阐述了反演的基本原理;分析了标准反演中存在的问题,并说明一维变分同化(1DVAR)在反演方法中的重要性;给出了一维变分同化中价值函数的求解,以及各种同化因子;简单介绍了对当前气象学中普遍使用的四维变分同化(4DVAR);重点讨论了各种同化方法,以及使用各种同化因子的优缺点。最后,通过CHAMP卫星的观测实例分析,验证了GPS数据在数值天气预报(NWP)中的作用,以及相对于标准反演法一维变分对气象要素的改进。 展开更多

关键词 天体测量学 同化 综述 gps/leo 无线电掩星 一维变分 四维变分

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COSMIC掩星电离层资料反演以及结果验证 被引量：8

2

作者 徐贤胜 洪振杰 +1 位作者 郭鹏 刘荣建 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期2163-2168,共6页

通过COSMIC掩星电离层观测资料L1和L2相位组合,得到相对总电子含量TEC;利用非掩星的辅助观测数据校正TEC,消除LEO卫星高度以上的TEC部分;在电子密度局部球对称假设和信号直线传播的近似下,通过Abel积分变换可以得到电子密度垂直廓线.将2... 通过COSMIC掩星电离层观测资料L1和L2相位组合,得到相对总电子含量TEC;利用非掩星的辅助观测数据校正TEC,消除LEO卫星高度以上的TEC部分;在电子密度局部球对称假设和信号直线传播的近似下,通过Abel积分变换可以得到电子密度垂直廓线.将2007年度中与电离层测高仪站点经度差小于10°,纬度差小于2°的4903个COSMIC掩星电离层资料与相对应的电离层测高仪数据进行比较,F2层的临界频率f0F2的标准差约为0·59MHz,峰值高度hmF2的标准差约为33·08km. 展开更多

关键词 COSMIC gps/leo掩星 电离层测高仪 电离层反演

原文传递

GPS/LEO掩星技术中Abel积分变换的奇点问题 被引量：6

3

作者 郭鹏 严豪健 +2 位作者 刘敏 黄珹 洪振杰 《天文学报》 CSCD 北大核心 2004年第3期330-337,共8页

在GPS/LEO无线电掩星反演地球大气技术中, Abel积分是反演地球大气折射指数的最常用的方法. Abel积分存在积分奇点的问题,根据这一问题讨论了解决奇异积分的几种不同的积分方法,并提出了一种直接求Abel积分变换的解析解.通过数值积分模... 在GPS/LEO无线电掩星反演地球大气技术中, Abel积分是反演地球大气折射指数的最常用的方法. Abel积分存在积分奇点的问题,根据这一问题讨论了解决奇异积分的几种不同的积分方法,并提出了一种直接求Abel积分变换的解析解.通过数值积分模拟计算,对比了各种不同积分方法引入了的计算误差. 展开更多

关键词 掩星技术 反演 地球大气 折射指数 ABEL积分

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GPS/LEO掩星技术中超折射效应的修正 被引量：5

4

作者 严豪健 郭鹏 +1 位作者 洪振杰 刘敏 《天文学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期437-446,共10页

在GPS掩星探测地球大气技术中,Abel积分变换要求大气折射指数n是折射半径a的单值函数.当大气折射率的垂直梯度达到小于一个极限值d N／dr≈-0.16N-unit m-1,上述单值性不成立,称其为超折射,此时Abel积分变换不再适用。如果还是在形式上... 在GPS掩星探测地球大气技术中,Abel积分变换要求大气折射指数n是折射半径a的单值函数.当大气折射率的垂直梯度达到小于一个极限值d N／dr≈-0.16N-unit m-1,上述单值性不成立,称其为超折射,此时Abel积分变换不再适用。如果还是在形式上应用经典的Abel变换,在反演结果中就会产生负大气折射率偏差.描述了低对流层中超折射现象的物理特性和数学表示;在广义Abel积分变换的基础上,讨论了超折射层内和超折射层下的大气剖面反演算法;选择丁一个简单的采样间隔内等大气折射率垂直梯度假设,对英国高分辨率无线电探空观测资料进行模拟计算,验证了负超折射与大气折射率偏差的关系,并提出的广义Abel变换的合理性. 展开更多

关键词 掩星 大气折射率 gps 探空观测 地球大气 垂直梯度 对流层 ABEL积分 ABEL变换 单值函数

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基于STK的GPS/LEO无线电掩星技术仿真研究 被引量：3

5

作者 符俊 钱山 +1 位作者 张士峰 蔡洪 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期567-572,共6页

GPS/LEO无线电掩星技术反演地球大气参数剖面已经具有较高的精度.国外开展了多个GPS/LEO掩星项目,但中国还尚未深入进行相关的实验,这制约了中国掩星技术的发展.本文提出基于STK进行GPS/LEO掩星技术研究的方法;根据GPS/LEO掩星的原理,... GPS/LEO无线电掩星技术反演地球大气参数剖面已经具有较高的精度.国外开展了多个GPS/LEO掩星项目,但中国还尚未深入进行相关的实验,这制约了中国掩星技术的发展.本文提出基于STK进行GPS/LEO掩星技术研究的方法;根据GPS/LEO掩星的原理,推导出掩星事件发生的条件和掩星切点的计算公式;利用STK对掩星过程进行模拟,得到掩星数据.在大气球对称假设和大气模型已知的条件下,反演得到中性大气折射指数.通过比较模型和反演数据,表明反演数据精度较高,验证了利用STK模拟GPS/LEO掩星实验方法的可行性. 展开更多

关键词 gps/leo无线电掩星 中性大气 观测仰角 反演

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GPS无线电掩星后向传播方法 被引量：2

6

作者 徐贤胜 黄思训 +1 位作者 郭鹏 洪振杰 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2193-2200,共8页

在大气多路径传播条件下,讨论了两种无线电信号的反演方法:几何光学方法和后向传播方法.当大气存在多路径效应时,采用几何光学方法反演大气参数会引入较大误差.后向传播方法将无线电信号从多路径区域反推至单路径区域,减少了大气多路径... 在大气多路径传播条件下,讨论了两种无线电信号的反演方法:几何光学方法和后向传播方法.当大气存在多路径效应时,采用几何光学方法反演大气参数会引入较大误差.后向传播方法将无线电信号从多路径区域反推至单路径区域,减少了大气多路径效应的影响.为了比较不同的反演方法,利用多相位屏模型,数值模拟了大气多路径条件下无线电信号在大气中的传播过程.假设信号处于理想条件下(仅受大气多路径效应的影响),分别用几何光学方法和后向传播方法对模拟信号进行反演,结果表明:后向传播方法能消弱大气多路径效应的影响,后向传播方法优于几何光学方法.对2007年第60天至180天4个月共约15000个CHAMP掩星观测数据进行反演,将其折射率反演结果与ECMWF分析场资料进行统计比较,结果说明:在南半球(30°S～90°S)、热带(30°S～30°N)以及北半球(30°N～90°N)的低对流层,后向传播方法反演的折射率的相对误差的平均偏差和均方差普遍小于几何光学方法.从而证实:后向传播方法确实能消弱大气多路径效应的影响,获得较好的反演结果. 展开更多

关键词 gps/leo掩星 大气多路径 后向传播方法 几何光学方法 多相位屏模型

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无线电掩星滑动频谱方法和后传播方法的分析比较 被引量：2

7

作者 徐贤胜 郭鹏 +1 位作者 黄思训 项杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期818-824,共7页

本文详细介绍了滑动频谱方法,并通过模拟仿真和实测资料处理与后传播方法进行比较.通过对模拟仿真信号反演发现:后传播方法和滑动频谱方法均能削弱大气多路径的影响,后传播方法在一定程度上优于滑动频谱方法;在模拟信号的相位中加入高... 本文详细介绍了滑动频谱方法,并通过模拟仿真和实测资料处理与后传播方法进行比较.通过对模拟仿真信号反演发现:后传播方法和滑动频谱方法均能削弱大气多路径的影响,后传播方法在一定程度上优于滑动频谱方法;在模拟信号的相位中加入高斯噪声对后传播方法影响不大,但对滑动频谱方法影响较大,尤其在边界层以下.分别用后传播方法和滑动频谱方法对2007年第71天至73天共约4500个COSMIC掩星数据进行处理.将折射率反演结果与ECMWF分析场资料进行统计比较,结果显示:滑动频谱方法反演的掩星廓线深度大于后传播方法;后传播方法求得的折射率相对误差的均值普遍小于滑动频谱方法. 展开更多

关键词 gps/leo掩星 多相位屏模型 后传播方法 滑动频谱方法

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上海天文台GPS/LEO掩星反演地球大气模拟软件(SHAOOS)介绍 被引量：4

8

作者 郭鹏 洪振杰 +1 位作者 严豪健 黄珹 《中国科学院上海天文台年刊》 2003年第24期150-156,共7页

由中国科学院上海天文台和温州师范学院数学系联合开发的上海天文台GPS/LEO掩星反演地球大气模拟软件SHAOOS(ShanghaiAstronomicalObservatoryOccultationSimulation)是根据大气折射定律和射线追踪原理设计的 ;其目的是为GPS/LEO掩星反... 由中国科学院上海天文台和温州师范学院数学系联合开发的上海天文台GPS/LEO掩星反演地球大气模拟软件SHAOOS(ShanghaiAstronomicalObservatoryOccultationSimulation)是根据大气折射定律和射线追踪原理设计的 ;其目的是为GPS/LEO掩星反演地球大气技术的理论研究提供多功能的模拟程序 ,并为上海天文台将来的GPS/LEO掩星技术综合科学计算软件包作技术准备。简单介绍了SHAOOS的基本物理原理、数学方法。 展开更多

关键词 gps/leo掩星 反演 模拟软件 射线跟踪技术 大气折射

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地球局部曲率中心修正特征的讨论 被引量：1

9

作者 郑建芬 应祖备 《科学技术与工程》 2009年第1期20-24,共5页

GPS掩星探测技术可以探测中性大气获得全球大气折射率、气压、密度、温度和湿度等气象参数,该技术基本原理是基于信号多普勒观测和球对称大气的几何光学近似下Abel积分反演,获得大气廓线。在归算过程中,需要考虑地球曲率、电离层传播时... GPS掩星探测技术可以探测中性大气获得全球大气折射率、气压、密度、温度和湿度等气象参数,该技术基本原理是基于信号多普勒观测和球对称大气的几何光学近似下Abel积分反演,获得大气廓线。在归算过程中,需要考虑地球曲率、电离层传播时间延迟、大气大尺度水平梯度、多路径传播现象等物理因素对大气反演廓线的精度影响。研究了在标准大气模式下地球局部曲率中心相对于地球中心位置变化并拟合其最佳逼近函数,研究成果可以为相关领域的研究提供参考。 展开更多

关键词 gps/leo掩星技术 局部曲率中心 曲率半径

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GPS掩星切点水平漂移规律的数值研究 被引量：11

10

作者 孙学金 赵世军 余鹏 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2004年第2期174-180,共7页

在现有GPS星座和大气球对称假设条件下 ,利用射线追踪法对掩星事件进行了数值模拟 ,讨论了大气折射指数垂直分布、LEO卫星轨道倾角和高度对GPS掩星切点水平漂移的影响情况。结果表明 :在太阳活动剧烈的白天和夜间两种典型情况下 ,切点... 在现有GPS星座和大气球对称假设条件下 ,利用射线追踪法对掩星事件进行了数值模拟 ,讨论了大气折射指数垂直分布、LEO卫星轨道倾角和高度对GPS掩星切点水平漂移的影响情况。结果表明 :在太阳活动剧烈的白天和夜间两种典型情况下 ,切点平均水平漂移变化约 2 0km ;对 735km高度的LEO卫星来说 ,轨道倾角在 1 30°附近时 ,切点平均水平漂移最小 ,并随着倾角向 0°或 1 80°变化 ,切点平均水平漂移均增大 ,但在 5 5°附近时随倾角变化稍有波动 ;对倾角为 70°的LEO卫星来说 ,当轨道高度从 40 0km变化到 1 5 0 0km时 ,切点平均水平漂移变化约 1 41km 。 展开更多

关键词 gps I.E0 掩星事件 切点水平漂移

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GPS掩星技术低轨卫星计划的现状及进展 被引量：5

11

作者 张大海 郭 鹏 +2 位作者 张贵霞 严豪健 黄 珹 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2002年第2期114-121,共8页

主要介绍了几个国际上已经实施的GPS掩星计划(GPS/MET,(?)rsted,Sunsat,SAC-C,CHAMP)和在研的(COSMIC,ACE)低轨卫星计划的现状及取得的进展。通过总结可知,下一代GPS掩星接收器应具有体积小、质量轻(几百克)、低功耗的特点;能提供实时... 主要介绍了几个国际上已经实施的GPS掩星计划(GPS/MET,(?)rsted,Sunsat,SAC-C,CHAMP)和在研的(COSMIC,ACE)低轨卫星计划的现状及取得的进展。通过总结可知,下一代GPS掩星接收器应具有体积小、质量轻(几百克)、低功耗的特点;能提供实时的卫星物理状态参数;飞行器上的自主计算和控制;星上数据通信和命令解释;所有跟踪数据应符合厘米级精密定轨的要求;能提供掩星和海洋反射实验的测量。 展开更多

关键词 gps掩星技术 低轨卫星计划 接收器 全球定位系统 大气折射率

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