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GPS/LEO无线电掩星开环反演技术

徐贤胜 郭鹏 徐桃玲 洪振杰

GPS/LEO无线电掩星开环反演技术

徐贤胜, 郭鹏, 徐桃玲, 洪振杰
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  • 在低对流层,传统的闭环模式容易造成较大的信号追踪误差. 开环模式通过内部或外部方式消除导航资料调制(navigation data modulation, NDM)对大气反演的影响,能够准确地恢复信号的相位. 内部和外部方式的区别是,前者通过信号相邻采样的内在联系移除NDM, 后者利用卫星导航位元数据进行处理. 通过内部和外部两种方式处理COSMIC (constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate)掩星数据,利用全谱反演方法获得弯曲角,通过Abel积分变换计算折射率. COSMIC掩星个案分析表明,在低对流层,内部方式可能会导致信号的半周跳现象, 从而造成反演的折射率出现误差. 分别用上述两种方式对2007年第71天至73天共约3130个COSMIC掩星开环数据进行处理. 将折射率反演结果与ECMWF(european centre for medium-range weather forecasts)分析场资料进行统计比较,结果显示:外部处理方式的探测深度比内部方式低100 —200 m. 在热带的3 km以下,内部方式具有比外部方式稍大的折射率负偏差. 因此,外部方式能够得到比内部方式略优的反演结果.
    • 基金项目: 地震行业科研专项(批准号: 201108004)、 国家自然科学基金(批准号: 41075081)、 浙江省自然科学基金(批准号: Y6110751)和宁波市自然科学基金(批准号: 2010A610096) 资助的课题.
    [1]

    Rocken C, Anthes R, Exner M, Hunt D, Sokolovskiy S, Ware R, Gorbunov M, Schreiner W, Feng D, Herman B, Kuo Y H, Zou X 1997 J. Geophys. Res. 102 29849

    [2]

    Ao C O, Meehan T K, Hajj G A, Mannucci A J, Beyerle G 2003 J. Geophys. Res. 108 4577

    [3]

    Hajj G A, Ao C O, Iijima B A, Kuang D, Kursinski E R, Mannucci A J, Meehan T K, Romans L J, Juarez M D L T, Yunck T P 2004 J. Geophys. Res. 109 D06109

    [4]

    Kuo Y H, Wee T K, Sokolovskiy S, Rocken C, Schreiner W, Hunt D, Anthes R A 2004 J. Meteorol. Soc. Jpn. 82 507

    [5]

    Xu X S, Guo P, Huang S X, Xiang J 2011 Acta Phys. Sin. 60 099202 (in Chinese) [徐贤胜, 郭 鹏, 黄思训,项杰 2011 物理学报 60 099202]

    [6]

    Sokolovskiy S, Rocken C, Schreiner W, Hunt D, Johnson J 2009 Radio Sci. 44 RS2002

    [7]

    Sokolovskiy S 2001 Radio Sci. 36 483

    [8]

    Ao C O, Hajj G A, Meehan T K, Dong D, Iijima B A, Mannucci A J, Kursinski E R 2009 J. Geophys. Res. 114 D04101

    [9]

    Sokolovskiy S, Rocken C, Hunt D, Schreiner W, Johnson J, Masters D, Esterhuizen S 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L14816

    [10]

    Hu X, Liou Y A, Gong X Y, Qiu Z J, Ye W H, Wang X, Wu X C, Xiao C Y, Xu L 2009 Chines J. Geophys. 52 2195 (in Chinese) [胡 雄, 刘说安, 宫晓艳, 丘增杰, 叶文豪, 王 鑫, 吴小成, 肖存英, 徐 丽 2009 地球物理学报 52 2195]

    [11]

    Sokolovskiy S, Kuo Y H, Rocken C, Schreiner W, Hunt D, Anthes R A 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L12813

    [12]

    Guo P, Kuo Y H, Sokolovskiy S, Lenschow D H 2011 J. Atmos. Sci. 68 1703

    [13]

    Lohmann M S 2007 J. Geophys. Res. 112 D09115

    [14]

    Jensen A S, Lohmann M S, Benzon H H, Nielsen A S 2003 Radio Sci. 38 1040

    [15]

    Xu X S, Hong Z J, Guo P, Liu R J 2010 Acta Phys. Sin. 592157 (in Chinese) [徐贤胜, 洪振杰, 郭 鹏, 刘荣建 2010 物理学报 59 2157]

  • [1]

    Rocken C, Anthes R, Exner M, Hunt D, Sokolovskiy S, Ware R, Gorbunov M, Schreiner W, Feng D, Herman B, Kuo Y H, Zou X 1997 J. Geophys. Res. 102 29849

    [2]

    Ao C O, Meehan T K, Hajj G A, Mannucci A J, Beyerle G 2003 J. Geophys. Res. 108 4577

    [3]

    Hajj G A, Ao C O, Iijima B A, Kuang D, Kursinski E R, Mannucci A J, Meehan T K, Romans L J, Juarez M D L T, Yunck T P 2004 J. Geophys. Res. 109 D06109

    [4]

    Kuo Y H, Wee T K, Sokolovskiy S, Rocken C, Schreiner W, Hunt D, Anthes R A 2004 J. Meteorol. Soc. Jpn. 82 507

    [5]

    Xu X S, Guo P, Huang S X, Xiang J 2011 Acta Phys. Sin. 60 099202 (in Chinese) [徐贤胜, 郭 鹏, 黄思训,项杰 2011 物理学报 60 099202]

    [6]

    Sokolovskiy S, Rocken C, Schreiner W, Hunt D, Johnson J 2009 Radio Sci. 44 RS2002

    [7]

    Sokolovskiy S 2001 Radio Sci. 36 483

    [8]

    Ao C O, Hajj G A, Meehan T K, Dong D, Iijima B A, Mannucci A J, Kursinski E R 2009 J. Geophys. Res. 114 D04101

    [9]

    Sokolovskiy S, Rocken C, Hunt D, Schreiner W, Johnson J, Masters D, Esterhuizen S 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L14816

    [10]

    Hu X, Liou Y A, Gong X Y, Qiu Z J, Ye W H, Wang X, Wu X C, Xiao C Y, Xu L 2009 Chines J. Geophys. 52 2195 (in Chinese) [胡 雄, 刘说安, 宫晓艳, 丘增杰, 叶文豪, 王 鑫, 吴小成, 肖存英, 徐 丽 2009 地球物理学报 52 2195]

    [11]

    Sokolovskiy S, Kuo Y H, Rocken C, Schreiner W, Hunt D, Anthes R A 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L12813

    [12]

    Guo P, Kuo Y H, Sokolovskiy S, Lenschow D H 2011 J. Atmos. Sci. 68 1703

    [13]

    Lohmann M S 2007 J. Geophys. Res. 112 D09115

    [14]

    Jensen A S, Lohmann M S, Benzon H H, Nielsen A S 2003 Radio Sci. 38 1040

    [15]

    Xu X S, Hong Z J, Guo P, Liu R J 2010 Acta Phys. Sin. 592157 (in Chinese) [徐贤胜, 洪振杰, 郭 鹏, 刘荣建 2010 物理学报 59 2157]

  • [1] 徐贤胜, 郭鹏, 洪振杰, 吴江飞. GPS/LEO掩星正则变换反演方法. 物理学报, 2013, 62(7): 079201. doi: 10.7498/aps.62.079201
    [2] 徐贤胜, 郭鹏, 黄思训, 项杰. 无线电掩星滑动频谱方法和后传播方法的分析比较. 物理学报, 2011, 60(9): 099202. doi: 10.7498/aps.60.099202
    [3] 海凛, 张业荣. 任意分集方式多输入多输出无线通信系统的统计信道建模. 物理学报, 2012, 61(18): 180101. doi: 10.7498/aps.61.180101
    [4] 王丹, 井元伟, 郝彬彬. 加权方式对网络同步能力的影响. 物理学报, 2012, 61(17): 170513. doi: 10.7498/aps.61.170513
    [5] 杨吉军, 徐可为. 多晶薄膜表面粗化与生长方式转变. 物理学报, 2007, 56(2): 1110-1115. doi: 10.7498/aps.56.1110
    [6] 冯聪, 邹艳丽, 韦芳琼. 簇间连接方式不同的簇网络的同步过程研究. 物理学报, 2013, 62(7): 070506. doi: 10.7498/aps.62.070506
    [7] 卢吴越, 张永平, 陈之战, 程越, 谈嘉慧, 石旺舟. 不同退火方式对Ni/SiC接触界面性质的影响. 物理学报, 2015, 64(6): 067303. doi: 10.7498/aps.64.067303
    [8] 唐彬, 曹超, 尹伟, 孙勇, 刘斌. 样品转动方式对中子全息成像结果的影响. 物理学报, 2015, 64(24): 242801. doi: 10.7498/aps.64.242801
    [9] 杨湘波, 刘有延. 光在按特殊准晶方式排列的媒质中的传播. 物理学报, 1998, 47(5): 851-863. doi: 10.7498/aps.47.851
    [10] 鮑家善. 雙余隔平方式波束天線. 物理学报, 1953, 9(1): 45-56. doi: 10.7498/aps.9.45
    [11] 钟哲强, 母杰, 王逍, 张彬. 基于紧聚焦方式的阵列光束相干合成特性分析. 物理学报, 2020, 69(9): 094204. doi: 10.7498/aps.69.20200034
    [12] 黄建国, 陈 东. 不同接地方式的卫星介质深层充电研究. 物理学报, 2004, 53(5): 1611-1616. doi: 10.7498/aps.53.1611
    [13] 刘超, 胡立发, 穆全全, 曹召良, 胡红斌, 张杏云, 芦永军, 宣丽. 用于开环液晶自适应光学系统的模式预测技术研究. 物理学报, 2012, 61(12): 129501. doi: 10.7498/aps.61.129501
    [14] 黄万霞, 朱佩平, 袁清习, 王寯越, 舒 航, 胡天斗, 吴自玉. 衍射增强成像方法中两种晶体排列方式的对比研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5178-5185. doi: 10.7498/aps.55.5178
    [15] 周蜀渝, 徐 震, 周善钰, 王育竹. 以慢原子束方式进行原子转移的双磁光阱系统. 物理学报, 2007, 56(1): 165-169. doi: 10.7498/aps.56.165
    [16] 自动制版研究组. 积木式图形发生器及其图形发生方式. 物理学报, 1976, 25(1): 88-90. doi: 10.7498/aps.25.88
    [17] 康瑞, 彭莉娟, 杨凯. 考虑驾驶方式改变的一维元胞自动机交通流模型. 物理学报, 2009, 58(7): 4514-4522. doi: 10.7498/aps.58.4514
    [18] 赵宝升, 刘永安, 胡慧君, 曹希斌, 赵菲菲. 感应读出方式紫外光子计数成像技术的研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6306-6311. doi: 10.7498/aps.59.6306
    [19] 李国政, 杨万民. 用一种新的装配方式制备单畴GdBCO超导块材. 物理学报, 2011, 60(3): 037401. doi: 10.7498/aps.60.037401
    [20] 刘莎, 吴锋民, 滕波涛, 杨培芳. 卷曲方式对Rh原子在单壁碳纳米管内外吸附的影响. 物理学报, 2011, 60(8): 087102. doi: 10.7498/aps.60.087102
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-23
  • 修回日期:  2012-03-19

GPS/LEO无线电掩星开环反演技术

  • 1. 浙江大学宁波理工学院, 宁波 315100;
  • 2. 中国科学院上海天文台,上海 200030;
  • 3. 中国地震局地震预测研究所,北京 100036;
  • 4. 温州大学数学与信息科学学院, 温州 325027
    基金项目: 

    地震行业科研专项(批准号: 201108004)、 国家自然科学基金(批准号: 41075081)、 浙江省自然科学基金(批准号: Y6110751)和宁波市自然科学基金(批准号: 2010A610096) 资助的课题.

摘要: 在低对流层,传统的闭环模式容易造成较大的信号追踪误差. 开环模式通过内部或外部方式消除导航资料调制(navigation data modulation, NDM)对大气反演的影响,能够准确地恢复信号的相位. 内部和外部方式的区别是,前者通过信号相邻采样的内在联系移除NDM, 后者利用卫星导航位元数据进行处理. 通过内部和外部两种方式处理COSMIC (constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate)掩星数据,利用全谱反演方法获得弯曲角,通过Abel积分变换计算折射率. COSMIC掩星个案分析表明,在低对流层,内部方式可能会导致信号的半周跳现象, 从而造成反演的折射率出现误差. 分别用上述两种方式对2007年第71天至73天共约3130个COSMIC掩星开环数据进行处理. 将折射率反演结果与ECMWF(european centre for medium-range weather forecasts)分析场资料进行统计比较,结果显示:外部处理方式的探测深度比内部方式低100 —200 m. 在热带的3 km以下,内部方式具有比外部方式稍大的折射率负偏差. 因此,外部方式能够得到比内部方式略优的反演结果.

English Abstract

参考文献 (15)

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