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《中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)》 2003年
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地球大气无线电掩星观测技术研究

曾桢  
【摘要】: 地球大气无线电掩星观测技术是导航卫星应用新的生长点,是21世纪最先进的空间探测技术之一。该技术可测量自地面到约800km高空的中性大气气象场和电离层电子密度剖面,具有全天候、长期稳定、高精度和高垂直分辨率等特点;该技术提供全球分布的资料,将对数值天气预报、气候研究和空间环境研究起极大的推动作用,在气象、空间、天文以及国防领域具有广泛的应用前景。 本文介绍了无线电掩星技术的发展状况和基本原理,围绕无线电掩星技术及其应用研究展开诸多研究和探讨,主要工作内容如下: 1、利用全球三维射线追踪程序,开展LEO-GPS掩星观测的模拟研究,以计算掩星观测时电波传播路径、计算大气引起的附加相位时延等。模拟掩星观测对于研究大气和电离层中某些物理过程对掩星观测的影响、检验掩星资料反演技术等具有重要指导意义。 2、深入探讨中性大气和电离层掩星观测数据反演技术。论文着重阐明几何光学近似下,中性大气和电离层掩星观测数据的一般反演流程,选取GPS/MET掩星观测数据为例,反演得到了精确的大气参数剖面信息,并且比较了三种不同的电离层修正方法:相位时延修正、弯曲角修正和改进的相位时延修正方法。结果表明:相位时延修正方法较简单,但反演误差较其他两种方法大。 3、进行了掩星观测结果与激光雷达资料的比较研究。具体比较掩星观测与激光雷达观测的中性大气密度和温度数据,结果一致,表明掩星观测是一种可靠的大气探测手段。 4、利用掩星观测仿真程序模拟讨论了E s层对掩星观测信号的影响。另外,模拟分析了不同纬度、不同季节、不同地方时的电离层水平不均匀结构带来的反演误差。 5、利用人工神经网络方法同化电离层掩星观测数据,建立经验电离层模式,并应用之做短期的电离层预报。 6、对山基掩星观测进行了模拟研究,如:模拟山基掩星观测事件的分布情况和山基掩星观测的电波弯曲角变化情况;给出山基观测数据的反演技术。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:V448.25

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 吴小成;胡雄;宫晓艳;;山基GPS掩星折射率与探空折射率比较[J];地球物理学进展;2008年04期
2 宫晓艳;胡雄;吴小成;;山基GPS掩星与自动气象站观测结果比较[J];地球物理学进展;2008年05期
3 胡雄;张训械;吴小成;肖存英;曾桢;宫晓艳;;山基GPS掩星观测实验及其反演原理[J];地球物理学报;2006年01期
4 吴小成;胡雄;宫晓艳;张训诫;;三维模式约束的电离层掩星反演方法[J];地球物理学报;2008年03期
5 宫晓艳;胡雄;吴小成;张训械;宋淑丽;;雾灵山GPS掩星观测实验分析[J];应用气象学报;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 徐桂荣;中低纬电离层的气象控制研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2007年
2 乐新安;中低纬电离层模拟与数据同化研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2008年
3 朱庆林;基于单站地基GNSS的电波折射参数估计[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 巩岩;基于CORS站区域电离层短期预报研究[D];中国测绘科学研究院;2011年
2 赵月凤;微波临边探测仪系统研究与设计[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2011年
3 肖宏波;电离层层析成像及掩星反演方法[D];西安电子科技大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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3 胡雄,Chester S.Gardner,Alan Liu;新墨西哥州SOR中间层钠层结构的季节和夜间变化[J];地球物理学报;2003年03期
4 胡雄,黄泽荣,张训械,龚建村,薛丙森,叶宗海;太阳质子事件警报[J];空间科学学报;1998年04期
5 曾桢,胡雄,张训械,Makoto Abo;无线电掩星和激光雷达观测结果比较[J];空间科学学报;2001年02期
6 李凤琴,胡雄,张冬娅,张训械,黄泽荣,熊建刚,曾桢;武汉中层大气中频雷达及其初步探测结果[J];空间科学学报;2002年01期
7 胡雄,曾桢,张冬娅,熊建刚,李凤琴,黄泽荣,张训械;武汉中层、低热层大气角谱中频雷达观测[J];空间科学学报;2003年04期
8 张训械,P.Hoeg,G.B.Larsen,Stig Syndergaard,Martin B.S,Jakob G.R,S.Fukao,Kiyoshi lgarashi,Seiji Kawamura;奥斯特/GPS掩星与地面雷达联合观测电离层电子密度的初步结果[J];全球定位系统;2000年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李鹏;;GNSS掩星探测大气算法及误差分析[J];北京测绘;2009年01期
2 孟晓峰;陈一健;周静;;钻杆中微波传输特性的分析[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年02期
3 曲建光;郝燕玲;;上边界的选取对GPS掩星反演结果影响的分析[J];测绘通报;2008年03期
4 李光明;温东;;甚低频对潜通信信号场强预测[J];电讯技术;2008年02期
5 李德鑫;杨日杰;孙洪星;官巍;;基于射线分层算法的电磁波大气吸收衰减特性分析[J];电讯技术;2012年01期
6 田育庶,牛有田;低频天波传播预测与低电离层模式参数的测定[J];电波科学学报;2002年01期
7 潘威炎,张红旗,李凯,司徒梦天;地下水平电偶极子在均匀球形地面产生的侧面波[J];电波科学学报;2002年03期
8 刘胜道,龚沈光;并矢格林函数法求解海水中电偶极子电场[J];电波科学学报;2002年04期
9 胡雄,曾桢,张训械,熊建刚,张冬娅,黄泽荣,艾勇;无线电掩星技术及其应用[J];电波科学学报;2002年05期
10 杨涛,周莹莉,曾繁清,鲁述;利用全相关分析方法确定大气风场[J];电波科学学报;2003年03期
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1 李潇;杜晓勇;王晔;王烁;李兴国;李烨;;一种自闭环掩星大气折射率测试系统[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S08卫星导航模型与方法[C];2012年
2 郭鹏;严豪健;洪振杰;刘敏;;中性大气掩星标准反演技术[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年
3 张贵霞;严豪健;郭鹏;刘敏;;GPS掩星观测振幅反演研究[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年
4 曹丙霞;宋立众;乔晓林;;震前舒曼谐振异常的研究现状及讨论[A];中国地震学会空间对地观测专业委员会成立大会暨学术研讨会论文集[C];2008年
5 蒋虎 ;龚文斌 ;余金培 ;张锐;;GPS无线电掩星技术监测地球大气[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议论文集(下册)[C];2006年
6 高恒;;某弹道测量与修正雷达系统测角误差分析[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(下)[C];2009年
7 刘长捷;李德鑫;孙少华;李松江;;降雨对机载无线电设备电磁波传输的衰减特性分析[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
8 张海勇;徐池;黄晓飞;;基于场强预测的短波信噪比和信干比工程估算[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
9 蒲玉蓉;席晓莉;朱虹;周丽丽;;基于遗传算法的大地等效电导率反演[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
10 桂良启;张祖荫;郭伟;;毫米波段典型目标辐射特性的研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第一册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李兴财;局部带电球体沙粒电磁散射及其应用[D];兰州大学;2011年
2 蒙静;基于IR-UWB无线室内定位的机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 曹丙霞;地震先兆电离层舒曼谐振异常监测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 赵莹;GNSS电离层掩星反演技术及应用研究[D];武汉大学;2011年
5 范国清;高精度实时卫星导航仿真系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 林剑;GPS电离层观测技术及其在地震中的应用研究[D];武汉大学;2011年
7 林乐科;利用GNSS信号的地基大气折射率剖面反演技术研究[D];南京邮电大学;2011年
8 李建胜;电离层对雷达信号和导航卫星定位影响的分析与仿真研究[D];解放军信息工程大学;2011年
9 张红旗;沿涂敷介质层的导电基底传播的表面波与侧面波[D];中国科学院陕西天文台;2001年
10 赵振维;水凝物的电波传播特性与遥感研究[D];西安电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董翠;利用GPS信号反演海面大气折射率剖面[D];西安电子科技大学;2011年
2 杨江骅;Ka频段雨衰测量系统及其衰减计算仿真软件设计与实现[D];西安电子科技大学;2011年
3 张静;热力学方法在电离层物理研究中的应用探讨[D];中国气象科学研究院;2011年
4 顾勤;提升无线网络基站可用率的运维技术研究[D];电子科技大学;2011年
5 李正伟;机动测量群综合业务宽带车载微波通信系统研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年
6 宋晓姜;GPS观测资料在WRF模式中的应用研究[D];国家海洋环境预报研究中心;2011年
7 刘荣建;非球对称电离层掩星反演技术[D];温州大学;2011年
8 但金国;三维电波传播特性标量抛物型方程的研究[D];杭州电子科技大学;2010年
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10 张福滨;无人机数据链射频通道设计[D];天津大学;2012年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李强;冯曼;张东和;萧佐;师立勤;;基于单站GPS数据的GPS系统硬件延迟估算方法及结果比较[J];北京大学学报(自然科学版);2008年01期
2 王军;党亚民;薛树强;;NeQuick电离层模型在中国地区的应用[J];测绘科学;2007年04期
3 赵晓峰,李征航;有关电离层映射函数问题的探讨[J];测绘通报;2003年09期
4 余明,郭际明,过静珺;GPS电离层延迟Klobuchar模型与双频数据解算值的比较与分析[J];测绘通报;2004年06期
5 王仁谦,朱建军;利用双频载波相位观测值求差的方法探测与修复周跳[J];测绘通报;2004年06期
6 陈俊勇;GPS气象遥感技术[J];测绘通报;1997年09期
7 胡国荣,欧吉坤;改进的高动态GPS定位自适应卡尔曼滤波方法[J];测绘学报;1999年04期
8 董绪荣,陶大欣;一个快速Kalman滤波方法及其在GPS动态数据处理中的应用[J];测绘学报;1997年03期
9 李征航,赵晓峰,蔡昌盛;全球定位系统(GPS)技术的最新进展 第五讲 利用双频GPS观测值建立电离层延迟模型[J];测绘信息与工程;2003年01期
10 吴健,龙其利,权坤海;新乡观测的电离层TEC和板厚的统计与建模研究[J];电波科学学报;1998年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尚社平;磁暴期间全球电离层扰动形态分析和理论研究[D];中国科学院空间科学与应用研究中心;2000年
2 袁运斌;基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
3 高欣;新型迭代图像重建算法的理论研究和实现[D];浙江大学;2004年
4 王霄;低纬(海南)地区电离层变化和扰动特性研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
5 邹玉华;GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析[D];武汉大学;2004年
6 宋淑丽;地基GPS网对水汽三维分布的监测及其在气象学中的应用[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2004年
7 雷久侯;中纬电离层的统计分析与模式化研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2005年
8 郭鹏;无线电掩星技术与CHAMP掩星资料反演[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2006年
9 章红平;基于地基GPS的中国区域电离层监测与延迟改正研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2006年
10 赵必强;中低纬电离层年度异常与暴时特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2006年
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1 鲁芳;电离层暴与行扰的GPS台网监测与分析[D];武汉大学;2004年
2 刘成思;集合卡尔曼滤波资料同化方案的设计和研究[D];中国气象科学研究院;2005年
3 黄逸丹;区域电离层GPS监测及应用研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
4 田言涛;利用地基GPS网研究和监测电离层总电子含量及应用[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
5 陈艳红;武汉地区电离层电子浓度总含量的模式研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2002年
6 王波;地基微波辐射计大气环境遥感研究[D];中国海洋大学;2007年
7 王建平;中国及周边地区电离层TEC短期预报方法研究[D];西安电子科技大学;2008年
8 王军;GNSS区域电离层TEC监测及应用[D];中国测绘科学研究院;2008年
9 丁朋辉;GPS非差相位精密单点定位算法研究与实现[D];中国测绘科学研究院;2008年
10 武文俊;电离层TEC预报模型的研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2008年
【二级引证文献】
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1 杨剑;吴云;周义炎;;基于电离层层析成像技术探测汶川地震前电离层异常[J];大地测量与地球动力学;2011年01期
2 韩保民;许厚泽;;重力场恢复中的基于星载GPS的低轨卫星简化动力学定轨方法研究[J];地球物理学进展;2007年01期
3 虞南华;朱文耀;;GPS大气掩星技术在全球气候变化研究中的应用[J];地球物理学进展;2008年03期
4 吴小成;胡雄;宫晓艳;;山基GPS掩星折射率与探空折射率比较[J];地球物理学进展;2008年04期
5 宫晓艳;胡雄;吴小成;;山基GPS掩星与自动气象站观测结果比较[J];地球物理学进展;2008年05期
6 宫晓艳;胡雄;吴小成;王鑫;肖存英;徐丽;;GPS测量误差对大气掩星反演精度影响分析[J];地球物理学进展;2008年06期
7 张捍卫;李爱国;王庆林;;光学和近红外波段的大气群折射率差理论公式[J];地球物理学进展;2010年01期
8 张捍卫;李爱国;郭增长;;映射函数形式的天文大气折射理论公式[J];地球物理学进展;2010年04期
9 宫晓艳;胡雄;吴小成;张训械;;大气掩星反演误差特性初步分析[J];地球物理学报;2007年04期
10 林剑;吴云;刘经南;;电离层GPS掩星反演技术研究[J];地球物理学报;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 刘荣建;洪振杰;郭鹏;;非球对称电离层掩星反演[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
2 范磊;符养;杜晓勇;李黄;;雾灵山山基掩星观测反演误差分析[A];中国气象学会2008年年会卫星遥感应用技术与处理方法分会场论文集[C];2008年
3 范磊;于江龙;余运河;赵志刚;;全谱反演技术在山基掩星数据处理中的应用[A];第27届中国气象学会年会大气物理学与大气环境分会场论文集[C];2010年
4 余涛;王云冈;毛田;曾中超;王劲松;;利用单站电离层测高仪与GPS数据的同化反演试验[A];第28届中国气象学会年会——S15电离层与电波相互作用、空间天气事件数值模拟[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王波;基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验[D];西安电子科技大学;2011年
2 赵莹;GNSS电离层掩星反演技术及应用研究[D];武汉大学;2011年
3 耿长江;利用地基GNSS数据实时监测电离层延迟理论与方法研究[D];武汉大学;2011年
4 林剑;GPS电离层观测技术及其在地震中的应用研究[D];武汉大学;2011年
5 林乐科;利用GNSS信号的地基大气折射率剖面反演技术研究[D];南京邮电大学;2011年
6 吴小成;电离层无线电掩星技术研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2008年
7 宫晓艳;大气无线电GNSS掩星探测技术研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
8 陈春;电离层F2层临界频率的短期和暴时预报研究[D];西安电子科技大学;2010年
9 朱庆林;基于单站地基GNSS的电波折射参数估计[D];西安电子科技大学;2010年
10 于磊;空间电离层高层大气遥感天底—临边成像光谱仪研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
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1 黄吉来;网络RTK电离层和对流层改正模型研究[D];辽宁工程技术大学;2008年
2 郭万振;基于地面电波探测的电离层剖面重构和异常分布研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 宋晓姜;GPS观测资料在WRF模式中的应用研究[D];国家海洋环境预报研究中心;2011年
4 刘荣建;非球对称电离层掩星反演技术[D];温州大学;2011年
5 王勇;中低纬地区电离层数据同化研究[D];中南民族大学;2011年
6 梁秀娟;基于双频GNSS信号的电离层延迟模型的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 刘军;电离层预报模型研究及震前电离层异常初探[D];解放军信息工程大学;2011年
8 金慧华;山基GPS掩星反演大气折射率算法研究及其程序实现[D];清华大学;2008年
9 李建勇;利用GPS数据研究地震电离层TEC异常[D];中国地震局地震预测研究所;2010年
10 臧欣;COSMIC掩星资料误差分析与质量控制[D];南京信息工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张训械,曾文,胡雄;利用人工神经网络研究电离层参量变化[J];电波科学学报;1996年03期
2 曾文,张训械,胡雄,沈福祥,王瑶琨,丁海兰,闫鲁生;利用人工神经网络建立我国南海地区电离层模式[J];地球物理学报;1999年05期
3 刘瑞源,权坤海,戴开良,罗发根,孙宪儒,李忠勤;国际参考电离层用于中国地区时的修正计算方法[J];地球物理学报;1994年04期
4 黄栋,黄城,李金岭,严豪健,虞南华;GPS无线电掩星技术监测地球大气[J];地球科学进展;1997年03期
5 林华安,王世金;太阳质子耀斑X射线辐射特征及质子事件警报[J];空间科学学报;1993年02期
6 胡雄,黄泽荣,张训械,龚建村,薛丙森,叶宗海;太阳质子事件警报[J];空间科学学报;1998年04期
7 胡雄,张训械,KiyoshiIgarashi;中频雷达风场的双谱分析[J];空间科学学报;1999年03期
8 曾桢,胡雄,张训械,Makoto Abo;无线电掩星和激光雷达观测结果比较[J];空间科学学报;2001年02期
9 李凤琴,胡雄,张冬娅,张训械,黄泽荣,熊建刚,曾桢;武汉中层大气中频雷达及其初步探测结果[J];空间科学学报;2002年01期
10 张训械,P.Hoeg,G.B.Larsen,Stig Syndergaard,Martin B.S,Jakob G.R,S.Fukao,Kiyoshi lgarashi,Seiji Kawamura;奥斯特/GPS掩星与地面雷达联合观测电离层电子密度的初步结果[J];全球定位系统;2000年03期
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1 黄旭;余有灵;许维胜;;基于GPS的智能性数据反馈运动辅助训练器[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
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