不同GPS掩星电离层剖面产品相关性分析

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2019.0347

测绘通报 ›› 2019, Vol. 0 ›› Issue (11): 31-38,73.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2019.0347

不同GPS掩星电离层剖面产品相关性分析

周荣¹, 侯威震¹, 曾晨曦², 张绍成³, 柴炳阳¹

1. 河南测绘职业学院, 河南郑州 451464;
2. 自然资源部职业技能鉴定指导中心, 北京 100830;
3. 中国地质大学信息工程学院, 湖北武汉 430074

收稿日期:2019-06-24 发布日期:2019-12-02
作者简介:周荣(1982-),男,硕士,讲师,从事卫星导航研究和测绘教育工作。E-mail:ddbzhr@163.com
基金资助:
中央高校基本科研业务费专项资金（CUGL150839）；国家自然科学青年基金（41504023）

Correlation analysis of ionospheric profiles for different GPS occultation missions

ZHOU Rong¹, HOU Weizhen¹, ZENG Chenxi², ZHANG Shaocheng³, CHAI Bingyang¹

1. Henan College of Surveying and Mapping, Zhengzhou 451464, China;
2. Vocational Skill Appraisal Guidance Center of the Ministry of Natural Resources, Beijing 100830, China;
3. China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

Received:2019-06-24 Published:2019-12-02

摘要/Abstract

摘要： 将在一定时空限定范围内的不同低轨卫星COSMIC、GRACE、CHAMP、FY3C的电离层掩星电子密度剖面定义为一个掩星对来对比分析不同类型掩星电离层产品。结果表明：COSMIC掩星对之间的电子密度剖面整体轮廓符合得很好，电子密度剖面主要在250 km以下和500 km以上存在较大的偏差，250~500 km的电子密度整体偏差较小，统计得到的COSMIC掩星对的电子密度参量NmF2和hmF2的相关系数能分别达到0.99和0.97，具有高度相关性，不同COSMIC卫星之间没有明显的系统误差；COSMIC、GRACE、CHAMP和FY3C不同低轨卫星间的电子密度剖面略有差异，通过统计电子密度参量NmF2和hmF2之间的相关系数，COSMIC和CHAMP的相关系数分别为0.95和0.86，COSMIC和GRACE的相关系数分别为0.98和0.94，COSMIC和FY3C的相关系数分别为0.96和0.92，不同掩星类型之间的电子密度参量之间也具有高度相关性，验证了不同卫星任务GPS掩星电离层剖面的一致性。

关键词: 电离层, 相关性分析, GPS掩星

Abstract: The occultation ionospheric electron density profile events obtained by low-orbit satellites COSMIC、GRACE、CHAMP and FY3C are defined as an occultation pair in a certain range to analyze the different types of occultation ionospheric products. The results show that:the silhouette of the electron density profile between COSMIC occultation consistent well,there are big deviation under 250 km and 500 km above,the deviation is small between 250~500 km,the correlation coefficient of NmF2 and hmF2 can reach 0.99 and 0.97,there are no obvious bias between different COSMIC satellites. The electron density profile have different differences between LEO satellite. By calculating electron density parameters(NmF2 and hmF2), the correlation coefficient of NmF2 and hmF2 between the COSMIC and CHAMP are 0.95 and 0.86 respectively, the correlation coefficient between COSMIC and GRACE are 0.98 and 0.94,the correlation coefficient between COSMIC and FY3C are 0.96 and 0.92. The electron density parameters of different occultation types also have high correlation which could validate the consistence of the GPS radio occultation profiles from different LEO satellite missions.

Key words: ionosphere, correlation analysis, GPS occultation

中图分类号:

P228

周荣, 侯威震, 曾晨曦, 张绍成, 柴炳阳. 不同GPS掩星电离层剖面产品相关性分析[J]. 测绘通报, 2019, 0(11): 31-38,73.

ZHOU Rong, HOU Weizhen, ZENG Chenxi, ZHANG Shaocheng, CHAI Bingyang. Correlation analysis of ionospheric profiles for different GPS occultation missions[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2019, 0(11): 31-38,73.

参考文献

[1] 刘经南,赵莹,张小红. GNSS无线电掩星电离层反演技术现状与展望[J],武汉大学学报(信息科学版),2010,6(35):631-635.
[2] ANTHES R A. Exploring Earth's atmosphere with radio occultation:contributions to weather[J]. Atmospheric Measurement Techniques, 2011,4(6):1077-1103.
[3] 陈鹏,陈家君.多源数据融合的全球电离层格网模型建立[C]//第四届中国卫星导航学术年会论文集. 武汉:[s.n.],2013.
[4] 刘桢迪,方涵先,翁利斌,等.基于CHAMP,GRACE和COSMIC掩星数据的全球电离层hmF2建模研究[J].地球物理学报,2016,59(10):3555-3565.
[5] 吴小成.电离层无线电掩星技术研究[D].北京:中国科学院研究生院,2008.
[6] SADIGHI S, JAYACHANDRAN P T, JAKOWSKI N, et al. Comparison of the CHAMP radio occultation data with the Canadian advanced digital ionosonde in the Polar Regions[J].Advances in space Research, 2009,44(11):1304-1308.
[7] KRANKOWSKI A, ZAKHARENKOVA I. Ionospheric electron density observed by FORMOSAT-3/COSMIC over the European region and validated by ionosonde data[J].Geodesy, 2011,85(12):949-964.
[8] LEI J H, SYNDERGAARD S, BURNS A G, et al. Comparsion of COSMIC ionospheric measurements with ground-based observations and model predictions[J].Journal of Geophysical Research, 2007,112(A7):A07308.
[9] SCHREINER W, ROCKEN C, SOKOLOVSKIY S, et al. Estimates of the precision of GPS radio occultations from the COSMIC/FORMOSAT-3 mission[J]. Geophysics Research letters,2007,34(4):L04808.
[10] 罗佳,王涵,徐晓华.2014-2016年FY3C与COSMIC掩星电离层特征参数的比较[J]. 国防科技大学学报,2018,40(4):181-186.
[11] ROCKEN C, ANTHS R, EXNER M, et al. Analysis and validation of GPS/MET data in the neutral atmosphere[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 1997, 1022(D25):29849-29866.
[12] 赵莹,张小红. COSMIC掩星观测数据反演电离层电子密度廓线[J].武汉大学学报(信息科学版),2010,6(35):644-648.
[13] WICKERT J, REIGBER C, BEYERLE G, et al. Atmosphere sounding by GPS radio occultation:first results from CHAMP[J]. Geophysical Research Letters, 2001, 28(17):3263-3266.
[14] BEYERLE G, SCHMIDT T, MICHALAK G, et al. GPS radio occultation with GRACE:atmospheric profiling utilizing the zero difference technique[J]. Geophysical Research Letters, 2005, 32(13):313-320.
[15] ROCKEN C, KUO Y H, SCHREINER W, et al. COSMIC system description[J].Terrestrial Atmospheric & Oceanic Sciences, 2011, 11(1):21-52.
[16] BI Y M, YANG Z D, ZHANG P, et al. An introduction to China FY3C radio occultation mission and its measurement simulation[J]. Advance in Space research,2012, 49(7):1191-1197.
[17] 柯孝聪.COSMIC电离层资料品质控管[D].台湾:太空科学研究所,2007.
[18] 乐新安, 郭英华, 曾桢,等. 近地空间环境的GNSS无线电掩星探测技术[J].地球物理学报, 2016, 59(4):1161-1188.

不同GPS掩星电离层剖面产品相关性分析

Correlation analysis of ionospheric profiles for different GPS occultation missions

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[1]	刘家龙, 贾小林, 陶清瑞, 伏军胜, 张奋. 多系统广播电离层模型精度评估[J]. 测绘通报, 2022, 0(1): 66-71,78.
[2]	周金宁, 赵齐乐, 胡志刚, 蔡洪亮, 周仁宇. 北斗不同电离层模型精度分析[J]. 测绘通报, 2020, 0(8): 71-75.
[3]	崔立鲁, 何琼, 邹正波, 许文超, 江雪梨, 魏朋志. 利用无几何消电离层组合实现北斗三频周跳探测与修复[J]. 测绘通报, 2020, 0(4): 58-62.
[4]	刘伟, 刘国超, 郑小战, 张庆华. 改进CIR算法在BDS长基线模糊度解算中的应用[J]. 测绘通报, 2020, 0(10): 74-78.
[5]	王建敏, 吕楠, 李亚博. 长距离网络RTK区域电离层延迟实时改正[J]. 测绘通报, 2019, 0(5): 106-108.
[6]	王健, 党亚民, 王虎, 张龙平, 刘宗强, 韩恒星. 多系统融合全球电离层建模研究[J]. 测绘通报, 2018, 0(6): 7-11.
[7]	左宗, 陈明剑, 李滢, 姚翔. 极区北斗卫星数据质量特征分析[J]. 测绘通报, 2018, 0(6): 12-16,67.
[8]	陈少鑫, 徐良骥. GPS电离层折射误差的三阶三频改正模型及精度分析[J]. 测绘通报, 2018, 0(12): 10-14.
[9]	宋鹏飞, 季民, 李刚. 山东省近10年植被覆盖度变化与气候因子相关性分析[J]. 测绘通报, 2018, 0(12): 109-113.
[10]	桂维振, 李长青, 黄晓阳, 王国斌, 刘彦君. BDS小周跳的探测与修复方法[J]. 测绘通报, 2018, 0(11): 93-98.
[11]	于耕, 王寒, 赵龙. 卫星地基增强系统下的级联双频载波相位平滑优化算法[J]. 测绘通报, 2018, 0(10): 10-13,26.
[12]	余龙飞, 胡伍生. 一种改进的电离层反演投影矩阵生成算法[J]. 测绘通报, 2018, 0(10): 14-16,21.
[13]	张兆龙, 王跃钢, 腾红磊, 王乐. 一种基于泰勒级数展开的电离层延迟改正模型[J]. 测绘通报, 2018, 0(1): 117-120.
[14]	王鹏旭, 吕志伟, 杨东森, 邓科, 杨光. 一种新的中长基线BDS三频模糊度快速解算方法[J]. 测绘通报, 2017, 0(4): 25-29.
[15]	吴寒, 吴燕苹, 吴亚君, 孔建. 一种基于卫星轨迹的电离层区域建模方法[J]. 测绘通报, 2017, 0(10): 120-123.