亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一種掩星數(shù)據(jù)處理中輔助模式的研究

        2015-02-01 01:34:17解琨張慧慧梁子亮
        全球定位系統(tǒng) 2015年6期

        解琨,張慧慧,梁子亮

        (1.江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心,南京 210013;2.上海建科工程咨詢有限公司,上海 200032)

        ?

        一種掩星數(shù)據(jù)處理中輔助模式的研究

        解琨1,張慧慧2,梁子亮1

        (1.江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心,南京 210013;2.上海建科工程咨詢有限公司,上海 200032)

        摘要:由于某些掩星系統(tǒng)自身軌道高度限制及遇到其他特殊情況,造成了部分低高度數(shù)據(jù)無法獲取或獲取質(zhì)量不佳等缺陷,對(duì)反演過程和應(yīng)用造成一定困難。為此,本文引入Chapman輔助模式方法,并通過實(shí)例進(jìn)行反演。結(jié)果表明:與COSMIC、經(jīng)典IRI模型對(duì)比,在一定高度下利用Chapman模式輔助反演,數(shù)據(jù)均勻完整,收斂速度快。

        關(guān)鍵詞:掩星技術(shù);GPS;輔助模式

        0引言

        隨著GPS研究不斷完善,掩星系統(tǒng)持續(xù)更新發(fā)展,掩星技術(shù)日益受到人們關(guān)注,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。尤其是2006年COSMIC掩星系統(tǒng)成功組網(wǎng)后,在基礎(chǔ)理論研究、大氣反演、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)等方面迅速受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。周義炎等[1]在深入研究了掩星技術(shù)反演的原理并通過計(jì)算和對(duì)比后指出該技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面有廣闊的應(yīng)用前景;李國(guó)翠等[2]通過研究地基GPS加權(quán)平均溫度的模型反演出華北地區(qū)的水汽分布,從而預(yù)報(bào)降雨;楊劍等[3]利用GPS掩星技術(shù)研究了2006年11月15日日本千島群島Ms8.0級(jí)地震和2007年2月25日青海Ms5.3級(jí)地震臨震前震區(qū)上空附近電子密度的異常變化,驗(yàn)證了掩星技術(shù)在震前電離層異常探測(cè)方面的可行性。

        隨著應(yīng)用的深入,研究人員對(duì)數(shù)據(jù)模型的選擇以及結(jié)果質(zhì)量要求更高。目前,數(shù)據(jù)處理的模型方法主要是改正TEC反演方法,該法雖然簡(jiǎn)單實(shí)用,且能夠有效反演軌道高度較低的LEO衛(wèi)星的電離層掩星數(shù)據(jù)。但是,對(duì)于有些掩星系統(tǒng)因?yàn)樽陨碥壍栏叨仁芟迣?dǎo)致低高度電離層數(shù)據(jù)采集有缺失的情況,如CHAMP掩星,改正TEC反演方法無法直接使用[4]。此外,軌道高度較高的LEO衛(wèi)星在進(jìn)行掩星觀測(cè)也會(huì)出現(xiàn)觀測(cè)不夠完整的情況,如最高探測(cè)切點(diǎn)高度只到500 km左右,這樣的掩星事件包含了主要的電離層信息,所以要盡可能的加以利用。

        對(duì)于上述兩種情況的掩星數(shù)據(jù),稱為類掩星電離層掩星數(shù)據(jù)[5-6]。類掩星數(shù)據(jù)的計(jì)算一般利用經(jīng)典IRI輔助模式方法,但是該方法結(jié)果中包含了許多低高度(D、E層)精度差的數(shù)據(jù),所以導(dǎo)致該法總體精度不穩(wěn)定,收斂速度慢[1,7-8]。針對(duì)上述情況,本文將引入Chapman輔助模式方法,通過實(shí)例計(jì)算,研究針對(duì)這類掩星數(shù)據(jù)的反演處理。

        1反演方法介紹

        1.1改正TEC反演算法[7]

        掩星平面是由GPS衛(wèi)星、LEO衛(wèi)星和地球球心三者所決定的平面。本文假設(shè)LEO軌道近似為圓軌道,并且LEO軌道平面和掩星平面重合(即GPS衛(wèi)星在LEO軌道平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)),如圖1所示,A、C之間的電子總含量(TEC)為

        TECAC=∫Neds

        (1)

        圖1 類掩星反演示意圖

        聯(lián)系人: 解琨E-mail:excellentkun@163.com

        式中:TECAC為A、C間電子總含量;Ne為電子密度; r為積分路徑上的地心到點(diǎn)的距離; ro為地心到掩星切點(diǎn)的距離; rLEO,rGPS分別為L(zhǎng)EO衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星到地心的距離。B點(diǎn)高度與C點(diǎn)高度相對(duì)應(yīng),若采用電子密度分布局部球?qū)ΨQ模型則

        TECBC=TECAC-TECAB

        (2)

        由式(2)可得

        (3)

        1.2類掩星電離層掩星數(shù)據(jù)反演方法

        對(duì)于TECCC′和TECAB′主要通過電離層模式電子密度積分獲得,可以通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)。

        1) 利用Chapman模式輔助反演

        利用一個(gè)指數(shù)衰減的等離子體層模式,可以在Chapman公式基礎(chǔ)上構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的電離層模式(簡(jiǎn)稱Chapman模式),表達(dá)式為[5]

        Ne(h)=

        (4)

        式中: NmF為電離層峰值電子密度; hmF為電離層峰值高度; Hs為電離層標(biāo)高; hpo為等離子體層開始高度; Hp為等離子體標(biāo)高; Npo為hpo處電子密度。其中,hpo、Hp為特定值,可視不同情況設(shè)定。本文hpo取值800km,Hp取值10 000km,利用過程中的不斷迭代可使其他參數(shù)在反演中持續(xù)更新直至NmF的相對(duì)變化量在0.05%之內(nèi),則反演過程結(jié)束,最后將電子密度反演結(jié)果輸出。

        2) 利用IRI模式輔助反演

        ①Abel變換法介紹

        掩星觀測(cè)時(shí),由于受到電離層的折射作用,GPS衛(wèi)星發(fā)射的電波信號(hào)到達(dá)LEO衛(wèi)星之前電波路徑會(huì)發(fā)生不同程度的彎曲。電離層的折射率梯度決定其彎曲角的大小。由測(cè)量得到的電波多普勒頻移以及衛(wèi)星的位置和速度,可計(jì)算出電波路徑彎曲角,再由Abel積分反演公式反推出折射率,最后由折射率計(jì)算出電離層電子密度等物理參量[4]。

        ②IRI模式輔助反演

        設(shè)由IRI模式計(jì)算TECCC′和TECAB′分別為TECIRICC′和TECIRIAB′,NeCIRI為IRI模式中C點(diǎn)電子密度;而NeC為該點(diǎn)的實(shí)際電子密度,其初值可由TEC估算,則表達(dá)式[6]為

        TECIRICC′) .

        (5)

        設(shè)r為L(zhǎng)EO衛(wèi)星軌道距離地心的距離,其中,ro和r1為最高的兩個(gè)掩星切點(diǎn)距地心距離(ro>r1),對(duì)應(yīng)的TEC分別為TEC0和TEC1,則[6]

        (6)

        獲得NeC初值后,即可根據(jù)式(5)進(jìn)一步獲得TECB′C′,再運(yùn)用上述改正TEC反演方法,經(jīng)一次反演后,用得到的NeCIRI代替式(5)中的NeC,再進(jìn)行反演,多次迭代,直至前后兩次電離層峰值電子密度反演結(jié)果相對(duì)變化在0.05%范圍內(nèi)。

        2反演實(shí)例

        本次反演數(shù)據(jù)為2015年2月14日12:00時(shí)COSMIC掩星系統(tǒng)OCC#1衛(wèi)星的雙頻觀測(cè)數(shù)據(jù),采樣間隔為1 s.該衛(wèi)星2月14日在全球范圍內(nèi)共發(fā)生掩星665次;其中,選取了1次類掩星事件,反演高度42.35~540.2 km,持續(xù)時(shí)間近20分鐘,LEO衛(wèi)星軌跡和LEO-GPS路徑上的斜TEC如圖2示。LEO與GPS高度角在20°~-20°之間,符合觀測(cè)條件,如圖3所示。

        圖2 反演區(qū)域上空LEO-GPS路徑上斜TEC含量

        圖3 LEO-GPS衛(wèi)星高度角

        3結(jié)果分析

        2015年2月14日14:00時(shí)Chapman模式計(jì)算結(jié)果、IRI2007計(jì)算結(jié)果與公布的COSMIC結(jié)果對(duì)比如圖4所示。從圖中看出以下幾點(diǎn):

        圖4 三種輔助模式結(jié)果對(duì)比

        1) 受掩星星座分布以及LEO-GPS軌道運(yùn)行局限性,利用Chapman模式?jīng)]有反演出低于100 km內(nèi)的電離層電子含量及電子密度,有效的反演高度111.9~540.2 km;IRI模式則沒有這種局限性,其有效反演高度為42.35~483.7 km; COSMIC數(shù)據(jù)反演高度為39.7~490.6 km.由此可看出Chapman模式在低高度應(yīng)用不占優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然,由于Chapman模型受hpo高度影響,所以低高度范圍內(nèi)反演存在一定的局限性,導(dǎo)致起始高度值偏高。但是,從反演密度來看,Chapman模式反演結(jié)果密度分布均勻,線性較好接近于COSMIC數(shù)據(jù);而IRI模式在100 km高度下密度分布不均勻,結(jié)果有待完善。

        2) 從數(shù)據(jù)結(jié)果上來看主要有2點(diǎn)不同:① 從圖中對(duì)比曲線可看出,200~400 km之間三者差別不大(不包括NmF2峰值),曲線基本吻合;90~150 km IRI數(shù)據(jù)與COSMIC數(shù)據(jù)曲線大致相同,兩者之差在20 000 el.cm-3以內(nèi),該高度IRI模型反演結(jié)果可以作為數(shù)據(jù)參考使用; 400 km以上三者差超過20 000 el.cm-3,因此反演結(jié)果不能作為具體反演結(jié)果使用。② NmF2峰值密度有一點(diǎn)差異,Chapman模式為4.02×105el.cm-3,IRI模型為4.14×105el.cm-3,COSMIC為4.25×105el.cm-3,峰值相差不超過20 000 el.cm-3[7],因此兩者反演結(jié)果也可以作為具體結(jié)果使用。

        3) 從收斂速度來所,由于高度越低反演效率越低,且誤差越大。IRI模式在低于100 km范圍內(nèi)收斂速度明顯放緩,而Chapman法自始至終較為均勻。

        4結(jié)束語

        本文針對(duì)類掩星事件,提出了用電離層模式輔助反演的方法,具體給出了利用Chapman模式和IRI模式來輔助反演的實(shí)現(xiàn)步驟,并應(yīng)用于掩星數(shù)據(jù)的反演。

        模擬仿真反演結(jié)果表明,與COSMIC數(shù)據(jù)相比,低高度配合IRI模式數(shù)據(jù)的情況下,利用Chapman模式輔助反演,切實(shí)可行;且在一定范圍之內(nèi),不但最大限度的保留了類掩星數(shù)據(jù),而且很好的解決了IRI法在低高度精度差的問題。

        綜上所述,Chapman法反演切實(shí)可行,數(shù)據(jù)結(jié)果更穩(wěn)定,線性更加勻稱。

        參考文獻(xiàn)

        [1]周義炎,吳云,喬學(xué)軍,等.GPS掩星技術(shù)和電離層反演[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2005,25(2):29-35.

        [2]李國(guó)翠,李國(guó)平,劉鳳輝,等.華北地區(qū)水汽總量特征及其與地面水汽壓關(guān)系[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2009:25(4):488-494.

        [3]楊劍,吳云,周義炎,等.利用GPS無線電掩星數(shù)據(jù)研究震前電離層異常[J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2008,28(1):16-22.

        [4]郭鵬.無線電掩星技術(shù)與CHAMP掩星資料反演[D].上海:中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái),2005.

        [5]曾楨,胡 雄,張訓(xùn)械,等.電離層GPS 掩星觀測(cè)反演技術(shù)[J].地球物理學(xué)報(bào),2004,47(4):578-583.

        [6]金雙根,章紅平,朱文耀.GPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)電離層電子含量[J].天文學(xué)報(bào),2004,45(2):213-219.

        [7]吳小成,胡 雄,張訓(xùn)械等.電離層GPS掩星觀測(cè)改正TEC反演方法[J].地球物理學(xué)報(bào),2006,49(2):328-334.

        [8]吳小成.電離層無線電掩星技術(shù)研究[D].北京:中國(guó)科學(xué)院,2008.

        解琨(1986-),男,碩士,工程師,主要從事GPS定位與導(dǎo)航的研究和工作。

        張慧慧(1986-),女,碩士,工程師,主要從事工程測(cè)量與施工的研究和工作。

        梁子亮(1988-)男,碩士,助理工程師,主要從事GPS定位與導(dǎo)航的研究和工作。

        A Research of Auxiliary Mode on OccultationData Processing

        XIEKun1,ZHANG Huihui2,LIANG Ziliang1

        (1.ProvincialFundamentalGeomaticsCenterofJiangsu,Nanjing210013,China;

        2.ShanghaiJiankeEngineeringConsultingCo.,Ltd,Shanghai200032,China)

        Abstract:Due to some occultation system orbit height restrictions and other situations, it makes some low-altitude data can not obtained or accessed. In order to solve above-mentioned problem,this paper introduced a new auxiliary mode, Chapman method. Contrast with classic IRI mode,it shows that it can work well and get complete data with using Chapman mode.

        Key words:Occulation technology; GPS; auxiliary mode

        作者簡(jiǎn)介

        收稿日期:2015-03-10

        中圖分類號(hào):P228.4

        文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號(hào):1008-9268(2015)06-0072-04

        doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.06.015

        国内自拍视频一区二区三区| 香蕉视频在线观看国产| 亚洲成a∨人片在线观看无码| 麻豆成人精品国产免费| 亚洲另类国产综合第一| 亚洲精品白浆高清久久| 性感美女脱内裤无遮挡| 中文字幕乱码高清完整版| 成人h动漫精品一区二区| 国产激情无码Av毛片久久| 日本高清一区二区在线播放| 无套熟女av呻吟在线观看| 先锋影音av最新资源| 国产精品女同一区二区久久| 国产免费一区二区三区在线视频 | 国产精品成人自拍在线观看| 亚洲熟女www一区二区三区| 免费无码成人av在线播| 色综合久久久久综合一本到桃花网| 日韩av中文字幕一卡二卡| 45岁妇女草逼视频播放| 在线欧美中文字幕农村电影| 无码AV高潮喷水无码专区线| 国产精品亚洲在钱视频| aaa日本高清在线播放免费观看| 99久久er这里只有精品18| 色综合天天网| 人妻色中文字幕免费视频| 色佬精品免费在线视频| 亚洲性啪啪无码av天堂| 夜夜被公侵犯的美人妻| 日产一区一区三区区别| 成人中文乱幕日产无线码 | 狠狠色狠狠色综合日日不卡| 无码中文字幕久久久久久| 99久久国内精品成人免费| 久久久久无码精品国产app| 久久91综合国产91久久精品| 亚洲精品女人天堂av麻| 私人vps一夜爽毛片免费| 中文在线а√天堂官网|