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GPS/LEO掩星正则变换反演方法

徐贤胜 郭鹏 洪振杰 吴江飞

GPS/LEO掩星正则变换反演方法

徐贤胜, 郭鹏, 洪振杰, 吴江飞
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  • 利用无线电全息方法, 如正则变换方法或全谱反演方法, 可以有效地解决大气多路径条件下GPS掩星信号的反演问题. 本文采用正则变换方法反演掩星资料, 模拟仿真反演结果显示正则变换方法可以准确地反演包含大气多路径效应的信号. 在模拟信号的相位中加入不同程度的高斯相位噪声后, 正则变换方法的反演结果会受到不同程度的影响. 用正则变换方法对2007年第71天至73天共约4500个COSMIC数据进行处理. 将其折射率反演结果和atmPrf资料 (利用全谱反演方法计算得到) 一起, 与对应的ECMWF 分析场资料进行统计比较, 结果表明: 在5 km以下, 正则变换方法计算的折射率的相对误差的平均值普遍大于atmPrf资料. 其原因可能为: 正则变换方法将信号从LEO轨迹后传播至辅助屏, 造成孔径缩小, 精度下降. 同时也讨论了信号截断对低对流层中反演精度和掩星个数的影响.
    • 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: 11103068, 11273047) 和上海市科委科研计划项目 (批准号: 12DZ1111100) 资助的课题.
    [1]

    Hu X, Zeng Z, Zhang X X, Zhang D Y, Xiao C Y 2005 Chinese J. Geophys. 48 768 (in Chinese) [胡雄, 曾桢, 张训械, 张冬娅, 肖存英 2005 地球物理学报 48 768]

    [2]

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

    [3]

    Sokolovskiy S 2001 Radio Sci. 36 441

    [4]

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

    [5]

    Gorbunov M E, Gurvich A S 1998 J. Geophys. Res. 103 13819

    [6]

    Xu X S, Huang S X, Guo P, Hong Z J 2011 Chinese J. Geophys. 54 2193 (in Chinese) [徐贤胜, 黄思训, 郭鹏, 洪振杰 2011 地球物理学报 54 2193]

    [7]

    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]

    [8]

    Xu X S, Guo P, Huang S X, Xiang J, Hong Z J 2011 GPS Solut. Submit

    [9]

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

    [10]

    Gorbunov M E 2002 Radio Sci. 37 1076

    [11]

    Gorbunov M E 2002 Radio Sci. 37 1014

    [12]

    Sokolovskiy S, Rocken C, Schreiner W, Hunt D 2010 J. Geophys. Res. 115 D22111

    [13]

    Lohmann M S, Jensen A S, Benzon H H, Nielsen A S 2006 Radio Sci. 41 RS3001

    [14]

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

    [15]

    Sokolovskiy S 2003 Radio Sci. 38 1058

    [16]

    Xie F, Wu D L, Ao C O, Kursinski E R, Mannucci A J, Syndergaard S 2010 Geophys. Res. Lett. 37 L11805

    [17]

    Xu X S, Guo P, Xu T L, Hong Z J 2012 Acta Phys. Sin. 61 199202 (in Chinese) [徐贤胜, 郭鹏, 徐桃玲, 洪振杰 2012 物理学报 61 199202]

    [18]

    Gorbunov M E, Lauritsen K B 2004 Radio Sci. 39 RS4010

  • [1]

    Hu X, Zeng Z, Zhang X X, Zhang D Y, Xiao C Y 2005 Chinese J. Geophys. 48 768 (in Chinese) [胡雄, 曾桢, 张训械, 张冬娅, 肖存英 2005 地球物理学报 48 768]

    [2]

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

    [3]

    Sokolovskiy S 2001 Radio Sci. 36 441

    [4]

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

    [5]

    Gorbunov M E, Gurvich A S 1998 J. Geophys. Res. 103 13819

    [6]

    Xu X S, Huang S X, Guo P, Hong Z J 2011 Chinese J. Geophys. 54 2193 (in Chinese) [徐贤胜, 黄思训, 郭鹏, 洪振杰 2011 地球物理学报 54 2193]

    [7]

    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]

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    [9]

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

    [10]

    Gorbunov M E 2002 Radio Sci. 37 1076

    [11]

    Gorbunov M E 2002 Radio Sci. 37 1014

    [12]

    Sokolovskiy S, Rocken C, Schreiner W, Hunt D 2010 J. Geophys. Res. 115 D22111

    [13]

    Lohmann M S, Jensen A S, Benzon H H, Nielsen A S 2006 Radio Sci. 41 RS3001

    [14]

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

    [15]

    Sokolovskiy S 2003 Radio Sci. 38 1058

    [16]

    Xie F, Wu D L, Ao C O, Kursinski E R, Mannucci A J, Syndergaard S 2010 Geophys. Res. Lett. 37 L11805

    [17]

    Xu X S, Guo P, Xu T L, Hong Z J 2012 Acta Phys. Sin. 61 199202 (in Chinese) [徐贤胜, 郭鹏, 徐桃玲, 洪振杰 2012 物理学报 61 199202]

    [18]

    Gorbunov M E, Lauritsen K B 2004 Radio Sci. 39 RS4010

  • [1] 吕鑫. 相干与路径信息. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191684
    [2] 张识, 王攀, 张瑞浩, 陈红. 选取任意庞加莱截面的新方法. 物理学报, 2020, 69(4): 040503. doi: 10.7498/aps.69.20191585
    [3] 王凤阳, 胡仁志, 谢品华, 王怡慧, 陈浩, 张国贤, 刘文清. 基于同步光解的OH自由基标定方法研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200153
    [4] 沈永青, 张志强, 廖斌, 吴先映, 张旭, 华青松, 鲍曼雨. 高功率脉冲磁控溅射技术制备掺氮类金刚石薄膜的磨蚀性能研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200021
    [5] 王培良. 蚁群元胞优化模型在路径规划中的应用. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191774
    [6] 刘祥, 米文博. Verwey相变处Fe3O4的结构、磁性和电输运特性. 物理学报, 2020, 69(4): 040505. doi: 10.7498/aps.69.20191763
    [7] 章征伟, 王贵林, 张绍龙, 孙奇志, 刘伟, 赵小明, 贾月松, 谢卫平. 电作用量在磁驱动固体套筒内爆设计分析中的应用. 物理学报, 2020, 69(5): 050701. doi: 10.7498/aps.69.20191690
    [8] 刘厚通, 毛敏娟. 一种无需定标的地基激光雷达气溶胶消光系数精确反演方法. 物理学报, 2019, 68(7): 074205. doi: 10.7498/aps.68.20181825
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-13
  • 修回日期:  2012-11-19
  • 刊出日期:  2013-04-05

GPS/LEO掩星正则变换反演方法

  • 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. 温州大学, 数学与信息科学学院, 温州 325027;
  • 4. 信息工程大学, 地理空间信息学院, 郑州 450052
    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: 11103068, 11273047) 和上海市科委科研计划项目 (批准号: 12DZ1111100) 资助的课题.

摘要: 利用无线电全息方法, 如正则变换方法或全谱反演方法, 可以有效地解决大气多路径条件下GPS掩星信号的反演问题. 本文采用正则变换方法反演掩星资料, 模拟仿真反演结果显示正则变换方法可以准确地反演包含大气多路径效应的信号. 在模拟信号的相位中加入不同程度的高斯相位噪声后, 正则变换方法的反演结果会受到不同程度的影响. 用正则变换方法对2007年第71天至73天共约4500个COSMIC数据进行处理. 将其折射率反演结果和atmPrf资料 (利用全谱反演方法计算得到) 一起, 与对应的ECMWF 分析场资料进行统计比较, 结果表明: 在5 km以下, 正则变换方法计算的折射率的相对误差的平均值普遍大于atmPrf资料. 其原因可能为: 正则变换方法将信号从LEO轨迹后传播至辅助屏, 造成孔径缩小, 精度下降. 同时也讨论了信号截断对低对流层中反演精度和掩星个数的影响.

English Abstract

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