GPS无线电掩星技术监测地球大气关键技术.pdfVIP

GPS无线电掩星技术 监测地球大气关键技术 蒋 虎 ，u，王小亚 ，余金培 。，龚文斌 (1．上海微小卫星工程中心，上海，200050；2．中国科学院上海天文台，上海 ，200030； 3．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海，200050) 摘 要：介绍 了国内外GPS无线电掩星技术研 究进展。针对国内无线电掩星研究现状，从工 程化角度出发 ，分析了国内实施该技术可能面临的多方面制约 因素，包括：GPS接收机 ；星上 存储介质和高速数据传输；星载接收机精密定轨；数据 同化；星座卫星组网等。 关键词：全球定位系统；无线电掩星；地球大气；气象应用； 中图分类号：P225 文献标志码 ：A 文章编号：1008—9268(08)05—0016—04 中国国家气象局卫星气象中心，中科院及部分 l 引 言 高校 已经先后开展了GPS无线电掩星监测地球大 行星掩星测量的方法可 以追朔到 2O世纪 60 气技术的跟踪研究 卜 。目前 ，国内在该方面的理 年代。限于当时物质条件和观测精度不足，该技术 论研究也已经达到了一定的国际水准，以中科院上 没法付诸实施。随着 2O世纪 60年代末期人造卫 海天文台有关课题研究成果为例 ，他们提出了针对 星成功发射升空，地球大气的掩星测量方法再次引 区域大气探测需要的LEO卫星轨道设计思想，为 起关注。到了上世纪 8O年代末期，随着大规模人 区域灾害性气象监测提供 了一种经济的候选方 造卫星星座计划 的实施 ，尤其是 GPS导航定位星 案[5]。基于国内、外相关研究成果，国内有关部门 座的付诸实施。GPS掩星测量地球大气的理论得 正将该研究向演示验证阶段推进 。一旦某些关键 到了进一步 的完善。1995年美 国实施 了GPS／ MET计划 ，该计划在 Micro—Labl卫星上搭载了 技术研究取得突破，在不久的将来可望推出国内自 高动态的GPS接收机 ，对 GPS掩星测量地球大气 主知识产权的基于 GPS无线电掩星监测地球大气 的理论进行了演示验证。对 回传的科学数据进行 技术的初级气象产品。 分析，结果表明：GPS掩星测量地球大气 的理论是 3 GPS无线电掩星基本原理 基本可行的，具有潜在 的气象应用价值。随后，德 国和美国合作实施 了CHAMP计划 ，它在更高精 通过搭载在LEO卫星上的高动态接收机接收 度上对 GPS掩星测量地球大气的理论进行 了全面 来 自GPS星座中某颗GPS卫星的信号，记录下信 检验 ，为GPS掩星测量地球大气 的实用性研究奠 号到达LEO卫星的一系列时刻的相位等信息。对 定了基础 。为了避免单颗星载 GPS卫星观测数据 LEO卫星进行精密定轨后，可以给出LEO卫星的 十分有限的缺点，中国台湾与美 国合作开展了 精密星历。另外，通过全球分布的GPS地面基准 COSMIC计划 。该计划采用 6颗卫星(每星搭载 1 观测站汇总的数据 ，我们可以获得 GPS卫星的精 个高动态 GPS接收机)对 GPS星座开展 GPS掩