地基单站GPS探测大气折射环境

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1、第30卷第3期2011年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．30No．3Jun．2011地基单站GPS探测大气折射环境林乐科1’2，赵振维2，刘琨2，朱庆林2(1．南京邮电大学通信与信息工程学院·南京·210003；2．中国电波传播研究所·青岛·266107)摘要：基于地基单站双额GPS接收机，提出了实时遥感探测大气折射环境(包括对流层折射率剖面与电离层电子密度剖面)的方法，并经过实验验证可行。在对流层方面，改进精密单点定位技术使得对流层低仰角

2、斜延迟可以实时解算。然后利用相关向量机方法反演得到对流层折射率剖面f在电离层方面，采用Kalman滤渡技术消除硬件延迟得到电离层TEC，基于IRI模型，利用遗传算法反演得到电离层电子密度剖面。此研究为大气折射环境的实时、高效、低成本探测提供了一种新手段。关键词：地基单站GPS；大气折射环境；对流层延迟；反演中图分类号：P228．4；P412．2文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)03—0020一06DOl：CNKI：11-4230／TV．20110602．1634．002Retri

3、evingAtmosphericRefractiveEnvironmentbySingularGround—basedGPSReceiverLINLekel”，ZHAOZhenwei2，LIUKun2，ZHUQinglin2(1．CollegeofCommunicationandInformationEngineering，NanjingUniversityofPostsandTelecommunications，Nanjing210003l2．ChinaResearchInstituteofRad

4、ioWavePropagation，Qingdao266107)Abstract：Atechniqueforretrievingatmosphericrefractiveenvironments(includingprofilesofrefractivityintroposphereandelectrondensityinionosphere)inrealtimeisproposedbasedonasingularground-baseddual-frequencyGPSreceiver，andit

5、sfeasibilityisverifiedbyexperiments．Toretrieverefractivityprofilesoftroposphere，theprecisepointpositionmeth-odisimprovedtoobtaintroposphericdelayatlowelevation(<5。)inrealtime，andtherelevancevectormachinemethodisusedtoobtaintroposphericprofilesofrefract

6、ivity．Toretrieveelectrondensityprofilesinionosphere，theKalmanfiltermethodisusedtoobtainaccuratetotalelectroncontentbyeliminatinghardwaredelay．Then，theelectrondensityprofilesareobtainedbyagenerationalgorithmbasedonIRImodel．Thestudyinthispaperproposesane

7、wmethodtoretrieveat—mospheficrefractiveenvironmentinrealtimeandatlowCOStandhighefficiency．Keywords：SingularGround-BasedGPS；AtmosphericRefractiveEnvironment；TroposphericDelayRetrieving0引言由于大气层的折射指数不同于真空，无线电波的传播速度不同于真空中的光速，电波传播的方向也不再是直线，因此大气会对电波产生折射效应。对于

8、地空方向传播的电波，产生折射效应的主要是对流层与电离层。电波大气折射效应将影响航天测控、雷达探测与测速、导航定位、通信等信息系统的性能，是上述信息系统设计与运行的重要依据。大气折射的传播计算方法，通常采用基于几何光学近似的射线描迹方法，该方法具有比较高的精度，因此目前制约大气折射效应计算精度的主要是大气折射环境的探测与感知。大气折射环境主要指对流层折射率剖面与电离层的电子密度剖面(可以转换为折射率剖面)。对流层折射率剖面通常采用探空取得的气象参*收稿日期：2010—1