GPS掩星切点水平漂移规律的数值研究

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20 km；对735 km高度的LEO卫星来说，轨道倾角在130°附近时，切点平均水平漂移最小，并随着倾角向0°或180°变化，切点平均水平漂移均增大，但在55°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400 km变化到1500 km时，切点平均水平漂移变化约141 km，且随高度增加而单调减小     

COSMIC及其在气象领域的应用

COSMIC是利用现代遥感技术、通信技术和计算机技术解决当今地球科学重大问题的地球科学卫星探测系统。作为GPS／MET的后续计划，主要是为了进行气象与气候研究、气候监测、太空天气和大地测量等研究。COSMIC计划于2003年之前发射8颗低轨卫星，8颗卫星每天可进行4000次GPS观测。本文介绍COSMIC系统组成及COSMIC数据应用。     

无线电掩星反演大气参数误差分析及应用进展

本文详细分析了影响空间GPS无线电掩星反演大气参数方法的主要误差源，其中包括信噪比误差，精密定轨误差，电离层模制误差，多路径效应和时钟改正等误差，并且介绍了国内外在无线电掩星领域的一些应用研究进展。     

GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析

本文给出GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析的原理、算法和基于实测数据的反演结果.反演结果的比较表明,联合地基GPS与掩星观测数据进行重建,电子密度整体图像的重建质量特别是其垂直结构的重建质量得到了明显改善.在平静日和磁暴期间两种条件下利用实测数据的重建结果表明,GPS地面台网和掩星观测结合的电离层层析可以获得电离层电子密度在高度-纬度-经度-时间四维空间中的变化.重建结果清晰地显示了磁暴期间电离层负相暴效应,表明结合GPS地面台网和掩星观测的时变三维电离层层析可以有效地监测扰动条件下的大尺度电离层结构.     

Measurement of the radius of Mercury by radio occultation during the MESSENGER flybys

The MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging (MESSENGER) spacecraft completed three flybys of Mercury in 2008–2009. During the first and third of those flybys, MESSENGER passed behind the planet from the perspective of Earth, occulting the radio-frequency (RF) transmissions. The occultation start and end times, recovered with 0.1 s accuracy or better by fitting edge-diffraction patterns to the RF power history, are used to estimate Mercury's radius at the tangent point of the RF path. To relate the measured radius to the planet shape, we evaluate local topography using images to identify the high-elevation feature that defines the RF path or using altimeter data to quantify surface roughness. Radius measurements are accurate to 150 m, and uncertainty in the average radius of the surrounding terrain, after adjustments are made from the local high at the tangent point of the RF path, is 350 m. The results are consistent with Mercury's equatorial shape as inferred from observations by the Mercury Laser Altimeter and ground-based radar. The three independent estimates of radius from occultation events collectively yield a mean radius for Mercury of 2439.2±0.5 km.     

Hard X-ray all-sky imaging with BATSE/CGRO

The large Area Detectors (LADs) of the BATSE experiment aboard the Compton Gamma-ray Observatory have been used recently as the first hard X-ray all-sky imager at energies between 20 keV and 300 keV. The Earth occultation process is formulated in terms of a curved Radon transform convoluted by a step transform in a selected field of view (FOV) ranging from 5°×5° to 40°×40°. The Maximum Entropy Method is then used to reconstruct an image in the hard X-ray sky. Multiple images of different regions of the sky can be produced simultaneously. A source location accuracy of 0.1° for strong sources and a sensitivity limit of 100 mCrab have been achieved in an one-day integration period.Invited Paper on Imaging in High Energy Astronomy, Sept., 1994, Capri, Italyalso Universities Space Research Association     

掩星接收机误差对大气温度反演精度影响仿真研究

为了评估掩星接收机误差对无线电掩星探测精度的影响,利用EGOPS软件仿真研究了多普勒偏差、多普勒频移、时钟稳定性/单差分、接收机噪声和局部多路径等对GNSS无线电掩星反演大气温度、折射率、密度、压力廓线的影响.模拟设计过程中选择METOP作为接收的LEO卫星,GPS星座作为发射系统,设置GRAS天线.从模拟的567个掩星事件中选择了一个上升掩星事件和一个下降掩星事件进行模拟分析.研究结果表明:对于设置的"最差"情况,温度误差最大值大部分出现在平流层顶附近,其中多普勒偏差引起的温度误差最大值接近2 K,多普勒频移引起的温度误差最大值小于0.3 K,时钟稳定性/单差分引起的温度误差最大值接近3 K,现实接收机噪声引起的温度误差最大值超过了4 K,局部多路径引起的温度误差最大值小于1.5 K.经讨论分析认为:对于高质量的无线电掩星反演,掩星接收机误差源中最主要的是接收机热噪声、时钟稳定性/单差分和多普勒偏差.文中还随机选取了30个掩星事件进行统计分析,将其温度反演结果与ECMWF分析场数据比较得出,温度误差的平均偏差在45 km高度上最大,约为1 K;最大标准偏差出现在平流层顶,约为5 K,这验证了廓线反演算法的有效性,表明了误差分析结果的正确性和普遍性.     

GPS/LEO掩星方法中的电离层延迟量对太阳射电辐射流量的响应

对无线电信号在电离层中的传播路径进行了数值模拟;针对掩星观测中的五组实际卫星轨道数据(包括GPS和LEO卫星),给出了在太阳射电辐射流量(FLUX)分别为0,70,160和240等几种情况下的电离层延迟量对10.7cm波长的太阳辐射流量的响应结果;这分别对应着无太阳辐射、太阳射电辐射处于活动低谷、平静期和高峰期等几种情形。从中可以发现,掩星观测中电离层延迟量对10.7cm波长的太阳射电辐射流量的响应表现为如下特性:电离层延迟同参数FLUX的大小有明显的对应关系,即FLUX越大,则掩星观测中的电离层延迟越大;对于上升掩星情况而言,掩星观测中电离层延迟量起先逐渐增加,然后达到某一峰值,其后逐渐下降;在掩星观测的初期和中期,太阳射电辐射处于活动低谷、平静期和高峰期等几种情形之间的电离层延迟量差异都较为显著,而在掩星观测的后期,几种情形相互间电离层延迟量的差异都比较小。     

卫星轨道参数对LEO－LEO掩星事件数量及分布影响的模拟研究

文章对LEO－LEO卫星掩星事件的特性进行了深入讨论，通过仿真计算定量讨论了轨道参数对掩星事件次数及分布的影响.结果指出：1)对一年掩星事件数量及其纬度分布影响大的轨道参数依次是轨道倾角、轨道高度、升交点赤经和近地点角距；而这些参数对一年掩星事件的经度分布影响都不大；2)发射卫星和接收卫星倾角之间的相互关系对掩星事件数量和纬度分布影响最大，两卫星倾角接近互补时掩星事件最多, 两颗LEO卫星中与90°相差较大的倾角决定了LEO－LEO掩星事件的纬度分布范围；3)发射卫星和接收卫星处于同一轨道高度时，LEO－LEO掩星事件数取得极大值，发射卫星和接收卫星都采用600 km的轨道高度，一年LEO－LEO掩星事件数最多；4) 发射卫星和接收卫星升交点赤经(RAAN)的相互关系对LEO－LEO掩星事件数量影响很大，发射卫星和接收卫星升交点赤经之差为120°或240°时掩星事件数量最多，RAAN对掩星事件纬度和经度分布影响不大；5)近地点角距对掩星事件数量和分布影响都不大.该研究结果对LEO－LEO掩星探测卫星的轨道设计有一定的参考作用.     

中高层大气探测技术的研究进展

探测技术的发展和探测仪器的研制是中高层大气研究的重要方面,利用单一的探测技术无法完成这个相当宽的高度范围大气状态参量的测量,需要采用多种探测手段综合得出这一区域的大气结构。本文结合国际上中高层大气探测技术的发展,主要从雷达的地基遥感,高层大气探测卫星的探测及无线电掩星技术,大气参数的气球、火箭、飞船探测方面回顾了我国近几年间的研究进展。