GPS/LEO无线电掩星开环反演技术

徐贤胜; 郭鹏; 徐桃玲; 洪振杰

doi:10.7498/aps.61.199202

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.

关键词:

Abstract

In the moist lower troposphere, traditional phase-locked loop tracking of GPS (Global Position System) signal will introduce errors in the retrieved results. Both internal and external method can be used to remove navigation data modulation (NDM) and accurately recover the phase of GPS signals recorded in open-loop mode. The internal method removes the NDM using relationship between adjacent samples, while the external method removes the NDM using the externally recorded NDM bit data. Both above-mentioned methods are used to process the constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate (COSMIC) radio occultation data. COSMIC case study shows that internal method may include half-cycle slip in the recovered phase, which will lead to error in the retrieved refractivity. About 3130 COSMIC radio occultation soundings recorded in open-loop mode are processed by the internal and external method, and statistical comparison results of retrieved refractivity with that from the European Centre for medium-range weather forecasts (ECMWF) analyses show that the external method has a better penetration ability than the internal method in the lower moist troposphere. The mean of fractional difference in refractivity retrieved by external method is smaller than that by internal method below about 3 km.

Keywords:

作者及机构信息

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.

Authors and contacts

1.
Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University, Ningbo 31500, China;

2.
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200030, China;

3.
Institute of Earthquake Science, China Earthquake Administration, Beijing 100036, China;

4.
School of Mathematics & Information Science, Wenzhou University, Wenzhou 325027, China

Funds: Project supported by the Seism Public Welfare Scientific Research Project (Grant No. 201108004), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 41075081), the Natural Science Fundation of Zhenjiang Provice (Grant No. Y6110751), and the Natural Science Foundation of Ningbo (Grant No. 2010A610096).

参考文献

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施引文献

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