掩星大气反演中的电离层二阶项效应的分析

安家春; 杜玉军; 屈小川; 杨剑

doi:10.13203/j.whugis20150228

掩星大气反演中的电离层二阶项效应的分析

doi: 10.13203/j.whugis20150228

1.
武汉大学中国南极测绘研究中心, 湖北武汉, 430079;
2.
合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽合肥, 230009;
3.
武汉理工大学土木工程与建筑学院, 湖北武汉, 430070

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41231064,41204028);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2042014kf0266,JZ2014HGBZ0345)。

详细信息

作者简介:
安家春,博士,讲师,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:jcan@whu.edu.cn

中图分类号: P228.41

Analysis of Second Order Ionospheric Effects on Atmospheric Parameters Estimation in Radio Occultation

1.
Chinese Antarctic Center of Surveying and Mapping, Wuhan University, Wuhan 430079, China;
2.
School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
3.
School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

Funds: The National Natural Science Foundation of China, Nos. 41204028, 41231064;the Fundamental Research Funds for the Central Universities, Nos. 2042014kf0266, JZ2014HGBZ0345.

摘要: 以MSIS90大气模型、3D NeUoG电离层模型和IGRF11地磁场模型为基础,用三维射线追踪法模拟了无线电掩星中电离层二阶项残差的变化,研究了其在不同太阳活动强度、不同地方时、不同方位角下的变化,以及在全球的分布特征。结果表明,二阶项残余误差通常在亚cm级水平,但在较高太阳活动水平下,或当掩星发生地位于中低纬度地区,掩星方位角约为0°或180°时,二阶项残余误差可达到cm级,而且在全球分布呈现出“三峰”结构。
- 掩星 /
- 电离层二阶项 /
- 三维射线 /
- 仿真
Abstract: In the study of atmospheric inversion based on radio occultation, the residual ionospheric errors have great influence on the accuracy and the second order errors are not ignorable. In this paper, MSIS90 atmospheric model, 3D NeUoG ionospheric model and IGRF11 geomagnetic model are all collected, and 3D ray tracing method was used to simulate the changes of the second order residual ionospheric errors in radio occultation. Under different solar activities, local time, azimuth, the second order errors were analyzed, especially for its global distribution. The results show that second order errors are usually in sub-centimeter level, but up to centimeter level under higher solar activity or in middle and low latitudes at 0° or 180° azimuth, and illustrate the structure of “three-peak” in globe. Therefore, in the occultation data process, the ionospheric monitoring must be strengthened and second order ionospheric errors must be eliminated effectively.
- occultation /
- second order residual ionospheric errors /
- ray tracing /
- simulation

[1]	Melbourne W G, Davis E S, Duncan C B, et al. The Application of Spaceborne GPS to Atmospheric Limb Sounding and Global Change Monitoring [R]. Jet Propulsion Laboratory, California, 1994
[2]	Kursinski E R, Hajj G A, Schofield J T, et al. Observing Earth's Atmosphere with Radio Occultation Measurement Use Global Positioning System [J]. Journal of Geophysical Research, 1997, 120 (D19) :23 429-23 465
[3]	Hocke K. Inversion of GPS Meteorology Data [J]. Annales Geophysicae, 1997, 15 (4):443-450
[4]	Steiner A K, Kirchengast G, Foelsche U, et al. GNSS Occultation Sounding for Climate Monitoring [J]. Physics and Chemistry of the Earth (Parts A), 2001, 26 (3):113-124
[5]	Mannucci A J, Ao C O, Pi X, et al. The Impact of Large Scale Ionospheric Structure on Radio Occultation Retrievals [J]. Atmospheric Measurement Techniques, 2011, 4 (12):2 837-2 850
[6]	Vergados P, Pagiatakis S D. Latitudinal, Solar, and Vertical Variability of Higher-Order Ionospheric Effects on Atmospheric Parameter Retrievals from Radio Occultation Measurements [J]. Journal of Geophysical Research, 2011, 116(A9), doi: 10.1029/2011ja016573
[7]	Liu Congliang, Kirchengast G, Zhang Kefei, et al. The Effects of Residual Ionospheric Errors on GPS Radio Occultation Temperature [J]. Chinese J Geophysics, 2014, 57(8): 2 404-2 414 (柳聪亮, Kirchengast G, Zhang Kefei, 等. 电离层残差对掩星反演温度精度的影响[J]. 地球物理学报, 2014, 57(8): 2 404-2 414)
[8]	Liu Congliang, Zhang Kefei, Tan Zhixiang, et al. The Effects of Ionospheric Disturbances on the Accuracy of GPS Radio Occultation Bending Angle and Temperature [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2014, 39(11): 1 334-1 339(柳聪亮, Zhang Kefei, 谭志祥, 等. 电离层干扰对GPS掩星弯曲角和温度精度的影响[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2014, 39(11): 1 334-1 339)
[9]	Syndergaard S. On the Ionosphere Calibration in GPS Radio Occultation Measurements [J]. Radio Science, 2000, 35(3): 865-884
[10]	Qu Xiaochuan. Research on Characteristics and Correction Methods of Ionospheric Error in GNSS Radio Occultation [D]. Wuhan :Wuhan University, 2014(屈小川. GNSS无线电掩星的电离层误差特性及改正方法研究[D]. 武汉:武汉大学, 2014)
[11]	Hedin A E. Extension of the MSIS Thermosphere Model into the Middle and Lower Atmosphere [J]. Journal of Geophysical Research, 1991, 96(A2): 1 159-1 172
[12]	Leitinger R, Titheridge J E, Kirchengast G, et al. A “Simple” Global Empirical Model for the F Layer of the Ionosphere [J]. Kleinheubacher Berichte, 1996, 39: 697-704
[13]	Finlay C C, Maus S, Beggan C D. International Geomagnetic Reference Field: The Eleventh Generation [J]. Geophysical Journal International, 2010, 183(3): 1 216-1 230

[1]	朱洲宗, 徐晓华, 罗佳. 利用FY-3C折射率对大气边界层高度的反演与分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(3): 395-401. doi: 10.13203/j.whugis20190271
[2]	孙方方, 罗佳, 徐晓华, 王涵. 中国区域掩星观测与IRI-2016电离层峰值参数的比较 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2020, 45(3): 403-410. doi: 10.13203/j.whugis20180391
[3]	徐晓华, 朱洲宗, 罗佳. 利用IGRA2探空数据和COSMIC掩星资料对FY-3C掩星中性大气产品进行质量分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2020, 45(3): 384-393. doi: 10.13203/j.whugis20180490
[4]	刘辉, 徐青, 靳国旺, 楼良盛. 非理想航迹城市建筑群MIMO下视阵列SAR三维仿真 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2019, 44(3): 413-421, 442. doi: 10.13203/j.whugis20160508
[5]	魏二虎, 王凌轩, 张帅, 刘经南. 基于X射线脉冲星的环火探测器同步定位和授时仿真分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2017, 42(8): 1035-1039. doi: 10.13203/j.whugis20150437
[6]	孙伟, 安家春, 王泽民. 利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
[7]	柳聪亮, Zhang Kefeiz, 谭志祥, 孙越强, 白伟华. 电离层干扰对GPS掩星弯曲角和温度精度的影响 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(11): 1334-1339.
[8]	赵莹, 张小红, 安家春. 2009年7月22日日全食-电离层响应分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(1): 70-74.
[9]	夏朋飞, 蔡昌盛, 戴吾蛟, 陈必焰. 地基GPS联合COSMIC掩星数据的水汽三维层析研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(8): 892-896.
[10]	罗楠, 许录平, 张华, 谢强. IMU辅助X射线脉冲星的深空探测器精确定姿方法及仿真 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(9): 1049-1054.
[11]	眭海刚, 农耘, 聂乾震, 陈佳丽. 利用GIS与虚拟仿真的三维航标配布 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(8): 969-973.
[12]	王伟, 王鹏, 陈能成, 谢俊. 一种面向大区域不规则河道的水流仿真方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(5): 510-513.
[13]	王泽民, 安家春, 孙伟, 赵莹. 利用掩星和地基GPS研究日食电离层效应 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(1): 1-5.
[14]	施闯, 耿长江, 章红平, 唐卫明. 基于EOF的实时三维电离层模型精度分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(10): 1143-1146.
[15]	赵莹, 张小红. COSMIC掩星观测数据反演电离层电子密度廓线 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(6): 644-648.
[16]	刘经南, 赵莹, 张小红. GNSS无线电掩星电离层反演技术现状与展望 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(6): 631-635.
[17]	袁志勇, 尹乾, 冯仕堃, 胡君. 内窥镜图像实时动态流血合成与仿真 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(3): 317-320.
[18]	刘晓芹, 王嘉祯, 徐波, 邓高明. 基于HMT和ICA的主动隐写分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(10): 1059-1061.
[19]	徐晓华, 李征航, 罗佳. 单颗LEO卫星轨道参数对GPS掩星事件分布和数量影响的模拟研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2005, 30(7): 609-612.
[20]	徐晓华, 李征航, 罗佳. GPS掩星数据反演中的地球扁率影响改正 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2005, 30(6): 502-505.

点击查看大图

计量

文章访问数: 905
HTML全文浏览量: 14
PDF下载量: 1192
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

掩星大气反演中的电离层二阶项效应的分析

doi: 10.13203/j.whugis20150228

作者简介:
安家春,博士,讲师,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:jcan@whu.edu.cn

Analysis of Second Order Ionospheric Effects on Atmospheric Parameters Estimation in Radio Occultation

计量

掩星大气反演中的电离层二阶项效应的分析

doi: 10.13203/j.whugis20150228

1. 武汉大学中国南极测绘研究中心, 湖北武汉, 430079;

2. 合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽合肥, 230009;

3. 武汉理工大学土木工程与建筑学院, 湖北武汉, 430070

作者简介:
安家春,博士,讲师,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:jcan@whu.edu.cn

English Abstract

Analysis of Second Order Ionospheric Effects on Atmospheric Parameters Estimation in Radio Occultation

1. Chinese Antarctic Center of Surveying and Mapping, Wuhan University, Wuhan 430079, China;

2. School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;

3. School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

全文HTML

目录

留言板

掩星大气反演中的电离层二阶项效应的分析

doi: 10.13203/j.whugis20150228

作者简介: 安家春,博士,讲师,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:jcan@whu.edu.cn

Analysis of Second Order Ionospheric Effects on Atmospheric Parameters Estimation in Radio Occultation

计量

出版历程

掩星大气反演中的电离层二阶项效应的分析

doi: 10.13203/j.whugis20150228

1. 武汉大学中国南极测绘研究中心, 湖北 武汉, 430079; 2. 合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽 合肥, 230009; 3. 武汉理工大学土木工程与建筑学院, 湖北 武汉, 430070

作者简介: 安家春,博士,讲师,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:jcan@whu.edu.cn

English Abstract

Analysis of Second Order Ionospheric Effects on Atmospheric Parameters Estimation in Radio Occultation

1. Chinese Antarctic Center of Surveying and Mapping, Wuhan University, Wuhan 430079, China; 2. School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 3. School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

全文HTML

目录

作者简介:
安家春,博士,讲师,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:jcan@whu.edu.cn

1. 武汉大学中国南极测绘研究中心, 湖北武汉, 430079;

2. 合肥工业大学土木与水利工程学院, 安徽合肥, 230009;

3. 武汉理工大学土木工程与建筑学院, 湖北武汉, 430070

作者简介:
安家春,博士,讲师,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:jcan@whu.edu.cn

1. Chinese Antarctic Center of Surveying and Mapping, Wuhan University, Wuhan 430079, China;

2. School of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;

3. School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China