脉络3新一代导航卫星和“伪卫星”平台带来天基观测新变数

2018年12月23日,美国空军成功将首颗新一代全球定位系统卫星GPS III发射升空。较上一代卫星,GPS III具有更强大的信号系统,其提供的一种新的民用信号,可以与其他导航卫星兼容,这意味着数据精度的提升。因此,借助导航卫星的无线电掩星大气探测技术和依据GPS准确定位的探空仪等,未来性能的进一步提升成为可能。     

北斗反射信号海风探测数据分析与检定

利用导航卫星反射信号(GNSS-R)进行海风海浪探测为海洋气象提供了一种新的观测手段,数据分析及有效性检定是确定系统探测能力的重要过程.在描述北斗GEO卫星进行海风探测机理的基础上,利用北斗反射信号的相关时间进行了海风的反演.同时针对国家北斗应用项目"基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程"在山东进行试验和试运行期间产生的风速观测数据进行分析,并通过与标准数据的对比,确定了该方法的有效性.     

气象导航

大小船舶在茫茫的海洋上航行，但时刻会受到天气的影响。因此，怎样避害趋利，充分利用气象条件，求取更佳的航运效益，就是开展气象导航技术研究和应用之目的。气象导航以天气预报和海况预报为基础，以船舶的不同运动性能为依据，利用计算机确定出安全、经济的最佳航线，并进行跟踪服务。其核心就是全球气象情报的占有量、及时性以及气象预报和航线选择的准确性。当前，根据实施情况又可分为岸上导航和船舶自我导航两种。前者通过先进的高速大容量计算机和全球通讯网络，对气象、海洋、船舶等系列资料进行综合运算分析，选出一条最佳航线，…     

风云三号气象卫星掩星大气产品精度的初步检验

风云三号气象卫星C星于北京时间2013年9月23日成功发射,其上搭载了中国第一个以掩星方式探测中性大气和电离层大气的民用新型有效载荷——全球导航卫星掩星探测仪(Global Navigation Satellite System Occultation Sounder, GNOS)。GNOS可以接收GPS(Global Positioning System)导航卫星和中国北斗导航卫星信号,进而得到全球范围内的中性大气和电离层大气的探测结果。利用常规无线电探空资料,对GNOS接收GPS信号的掩星探测大气产品(包括折射率、密度、温度以及湿度廓线)进行检验,结果表明:在近地面至25 km垂直范围内,GNOS掩星大气产品折射率廓线和干大气密度廓线的平均偏差在0.5%左右,标准偏差在2%左右;温度廓线的平均偏差约为0.5 K,标准偏差约为2 K;水汽廓线的标准偏差在6 km 以下为0.25—1.0 g/kg。对于风云卫星首次尝试的掩星观测技术,GNOS掩星产品的精度基本达到预定目标,在未来还有改进的空间。     

基于地心坐标系的卫星导航测风平滑算法

本文从高空风探测原理出发,提出可业务化运行的卫星导航探空系统高空风平滑计算方法。该算法首先根据北斗〖CD*2〗GPS（Global Positioning System）双模式探空仪提供的大地坐标秒间隔数据,基于地心坐标系计算原始高空风;然后,采用矢量滑动平均法对原始数据进行平滑处理。通过与同球施放的芬兰RS92探空系统做比对分析得出,滑动平均窗口在0～32 km高度范围内设置为34 s、在32 km高度以上设置为60 s条件下,卫星导航探空系统与RS92探空系统高空风测量结果吻合较好。该算法计算结果同基于站心坐标系计算的30 s滑动平均风基本相同,但其风速分量误差范围在32 km高度以下略优、在32 km高度以上减小明显,升空全程误差范围更为稳定。     

全球导航卫星系统基准站防雷设计

针对全球导航卫星系统(GNSS)基准站容易遭受雷击损失严重的问题,从GNSS基准站自身特点出发,参考传统建筑物防雷设计方法,依据防雷设计原则,分析了GNSS基准站的防雷等级,从外部防雷和内部防雷两方面对防雷过程中接闪、引下线、接地、等电位连接、屏蔽、合理布线等重要环节及电涌保护器等重要装置进行了研究,设计出各环节的具体防雷措施。实际应用表明所设计的方法科学实用、安全可靠,能够有效地提高基准站的防雷效果。     

基于北斗反射信号的支持向量回归机海面风速反演研究

随着全球导航卫星系统的发展,一种基于导航卫星反射信号(GNSS-R)的海洋遥感技术成为近年来研究的热点。为研究GNSS-R测风方法,分析了海面风速与反射信号时延功率之间的关系,同时结合机器学习方法中的支持向量回归机方法,将反射信号时延功率作为训练标签,最终完成海面风速的反演。将"北斗反射信号海风海浪探测系统——山东示范站"项目期间海风海浪系统的探测结果与同期风速仪探测结果进行对比分析,结果表明,两者具有很好的一致性,海面风速的反演精度为2.4 m/s,证明了基于北斗反射信号的支持向量回归机海面测风方法是可行的。     

极轨气象卫星自动地标导航方法

该文实现了一种极轨气象卫星的自动地标导航方法。地标导航能够纠正由于姿态而引起的定位误差。首先根据当前轨道遥感卫星图像中海洋、陆地、河流等地物特征能量的概率分布情况,利用全球模板,建立地标库,然后通过最大相关系数方法计算地标偏移量,从而获得姿态偏差,之后利用计算得到的姿态偏差对遥感卫星图像重新导航,获得地理定位结果。利用FY-1D扫描辐射计的遥感数据对方法进行检验,结果表明:该文所提出的自动地标导航方法可以有效纠正由姿态而引起的定位误差,达到像素级的定位精度。该方法能够突破传统地标导航方法需要丰富的遥感卫星历史资料的限制,拓展传统地标导航方法的适应范围。该方法已在我国2008年5月发射的新一代极轨气象卫星FY-3号上得到应用,并将在下一代静止轨道气象卫星FY-4号上进一步开发。     

卫星风推导和应用综述

该文介绍了卫星风推导和应用的进展, 包括卫星风的算法, 卫星风在数值天气预报中的应用, 卫星风在天气分析和预报中的应用以及卫星风的研究工作动向。目前各个卫星数据处理中心卫星风的算法大体一致和稳定。风矢量的追踪用相关匹配法, 而风矢量的高度指定依靠双通道物理方法。卫星风的质量是从图像定位和定标开始的许多工作阶段的综合结果, 确保每个工作段的高质量对于风矢量的计算都十分重要。卫星风的高度指定仍然是最有挑战性的课题。因为物理定高方法进展不明显, 近期内尤其要重视几何定高技术的研究和使用。静止气象卫星的风对数值预报的影响在热带和南半球是正反馈; 由于在极地地区各种资料都十分匮乏, 极地卫星风对数值天气预报有非常明显的正反馈。卫星风与云图叠合显示, 在主要雨带、副热带高压、强对流和热带气旋的诊断、分布、预报中十分有用。     

基于智能手机GNSS双频原始观测值的电离层延迟提取与分析

基于智能手机GNSS（全球导航卫星系统）观测值的研究主要集中于观测值质量分析和定位算法,在大气应用方面关注度则较为有限.本文基于全球首款支持GNSS双频信号的小米8智能手机和超短基线的Trimble Alloy测地型接收机,利用原始GNSS双频载波相位观测值,考虑连续历元间电离层变化较小从而进行观测值质量控制策略,评估了小米8智能手机电离层提取精度.研究结果表明：卫星高度角或载噪比较高的条件下,智能手机观测值可能依然是无效的,设置卫星高度角或载噪比阈值的方法进行质量控制不再适用.小米8提取的电离层延迟与测地型接收机呈现了很好的一致性,但其波动幅度略高于测地型接收机,提取精度优于0.2 TECU,表明智能手机GNSS观测值用于大气应用是可行的.     

卫星观测显示：中纬对流层变暖加强，副热带干旱区扩张

1979-2005年的卫星观测显示,相对于其他纬度,南北两半球15°～45°之间的对流层明显变暖,平流层明显冷却。这表明,两半球分别以南北纬30°为中心的副热带对流层高层等压面向上突起。由于南北纬30°对应着副热带急流,可以推断,等压面向极地倾斜得更厉害,向赤道倾斜较小。这种等压面形状的改变会使急流向北移动(在北半球)。观测事实表明,两半球     

北大西洋船舶航线选择

通过对北大西洋气候特征的分析,结合气象航线选择原理及中央气象台海洋气象导航中心近几年来横悌大西洋的导航实践,指出分析气候特征和天气形势场,是选择横跨北大西洋船舶航线的主要依据。     

极轨气象卫星局部数据集的精地标导航

国家气象局卫星气象中心极轨气象卫星微机资料处理系统对AVHRR/HRPT资料进行处理,可生成(512×512)和(401×401)两种局部数据集。该文着重介绍对这两种局部数据集进行精地标导航的原理与方法,并用实测资料进行了检验。     

GPS定位中卫星坐标计算的切比雪夫多项式拟合法

在GPS定位中需要不断地计算卫星的坐标，实时的卫星坐标是根据接收到的广播星历来计算的，而每次计算卫星坐标都需要占用大量内存，影响计算速度。利用切比雪夫多项式拟合广播星历的卫星坐标，以实现卫星轨道的标准化。通过实例分析了用切比雪夫多项式进行卫星坐标拟合的精度及多项式阶数和时间间隔的合理选择等问题，得出了一些有益的结论。     

气象导航技术的研究和应用

海洋气象导航是一项综合性应用学科，这项技术的发展不仅对远洋航运、远洋渔业、海洋工程和科学考察的安全和经济效益有十分重要的作用，而且有助于推动海洋大气科学的进展。近年来我国气象导航技术得到迅速发展。为使这项技术走向市场，国家气象中心，中国远洋集团总公司和香港友航轮船公司合作。新近成立了专业性气象导航实体－北京全球气象导航技术公司，它的成立标志着我国在为全球性远洋运输减灾防灾气象服务方面进入了一个新阶     

气象卫星

气象卫星也是一种观测工具,分为静止卫星和极地轨道卫星两种。在赤道上空均匀地安放五个静止卫星,就可以固定地监视50°S～50°N间的气象变化。极轨卫星通过极地附近上空的轨道绕地飞行。一个卫星每天经过同一地点上空两次,一对卫星每日经过同一地上空四次。     

基于北斗卫星的气象灾害预警发布系统设计和应用

北斗卫星系统是我国具有自主知识产权的第一代卫星导航定位系统,具有授时、定位、短报文的三大功能。介绍基于北斗卫星预警发布系统的应用需求分析、功能流程设计与实现、系统应用实验和效果检验。通过该系统的设计和应用,有效解决了偏远农村、山区预警发布"最后1公里"的瓶颈问题,扩大了预警发布的覆盖面;弥补了城市密集区预警信息手机短信发布延迟和信息阻塞的缺陷,极大提高了预警发布的时效性;实现了灾情实时上传,形成了发布、接收、反馈于一体的预警发布体系,为北斗卫星在我国应急体系建设中的应用提出了建议。     

卫星云图和数值产品结合的讯期强降水预警系统

本文采用卫星云图分析和数值产品释用相结合的技术路线，对汛期强降水在红外云图、水汽图、可见光云图上的特征从形态学、统计学等方面进行了研究，获得了汛期强降水云团的特征结构，并结合数值预报产品，建立了汛期强降水云团预警系统。     

现代气象导航的技术原理和效益

作者介绍了船舶气象导航在我国的兴起和发展，利用气象、航海、计算机和通信技术，实施全球航线推荐和跟踪导航咨询，取得显著效益。     

利用NOAA系列卫星AVHRR资料进行气候研究时存在的一些问题

目前，ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ已有１５年资料，利用其进行气候研究时必须考虑资料可靠性和连续性问题。ＮＯＡＡ卫星在运行过程中受多种因素影响，ＡＶＨＲＲ探测值会发生变化。根据国内外有关研究结果，对这些变化和由这些变化带来的问题以及解决问题的方法作一介绍，供从事卫星资料应用的人员参考。