GPS及其在大气探测中的应用

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1、第8期（总第:;期）山西气象I%R8".0SR:;35!!=年65月.@HIJK?EFELMLBL#KNHBOPHMFEMBQT0UR5!!=#(.及其在大气探测中的应用朱喜林"山西省气象技术装备中心，山西太原!=!!!53摘要：本文简要介绍了全球定位系统的基本原理，给出了国内外在气象应用领域的最新研究进展。#(.信号在通过大气层进行传输时会引起传输路径变化和引入附加时延，这些在定位系统中的干扰信号被气象学家作为一种新型探测手段而使用。通过精确测定#(.卫星信号，从中提取出附加延迟量，再通过一套反演理论处理，从而得到大气中的温度、压力、湿

2、度等大气物理参数的过程，被称为#(.气象学。关键词：#(.D?EF；空基；地基中图分类号：(865文献标识码：G文章编号：6!!82;4=5"5!!=3!82!!=:2!8!引言线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，全球定位系统"#$%&’$(%)*+*%,*,-./)+012#(.3最少可见到8颗，最多可见到66颗。在用#(.信号是美国从上世纪4!年代开始研制，历时5!年，耗资导航定位时，为了计算测站的三维坐标，必须观测8数百亿美元，于6778年全面建成的新一代卫星导航颗#(.卫星，称为定位星座。与定位系统。该系统具有在任何地点"

3、海、陆、空3进69695地面监控部分行全方位实时三维导航与定位能力，其应用领域越地面监控部分包括;个监控站和6个主控站来越宽。气象学家发现，#(.信号穿越大气层时会引"注入站3。监控站设有#(.用户接收机、原子钟、收起传输路径和时延的改变。利用这一效应，通过一集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计套反演理论得到大气的温度、压力、湿度、水汽信息算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将等气象要素，从而为改进数值预报模式的精度，研究这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基全球范围的水汽分布规律，提高天气预报和气候预地，其主要任务是

4、收集各监控站对#(.卫星的全部测的准确度，提供可靠的观测数据，随即产生了倍受观测数据，利用这些数据计算每颗#(.卫星的轨道全球气象学界关注的#(.气象学。和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基6全球定位系统简介地，它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这696#(.概述类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用对每颗#(.卫星每天进行6次，并在卫星离开注入户接收机三大部分组成。站作用范围之前完成注入。69696空间部分6969=用户设备#(.星座由58颗在轨工作卫星组成，这58颗#(.用户设

5、备由接收机硬件、机内软件以及卫星均匀分布在:个轨道平面内，轨道倾角为;;<，#(.数据后处理软件包构成。各个轨道平面之间相距:!<，即轨道的升交点赤经#(.信号接收机的任务是：能够捕获到按一定各相差:!<。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪角距相差7!<，同一轨道平面上的卫星比西边相邻这些卫星的运行，对所接收到的#(.信号进行变轨道平面上的相应卫星超前=!<。换、放大和处理，以便测量出#(.信号从卫星到接在5!!!!>1高空的#(.卫星，当地球对恒星收机天线的传播时间，解译出#(.卫星所发送的导来

6、说自转一周时，它们绕地球运行5周，即绕地球6航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速周的时间为65恒星时。这样，对于地面观测者来说，度和时间。每天将提前81*,见到同6颗#(.卫星。位于地平695#(.定位的基本原理#(.卫星向地面发射5个波段的载波信号，频收稿日期：5!!=2!72!6率分别为6;4;985?@A"B6波段3和65549:!?@A"B5作者简介：朱喜林（67;8—），男，山西省平定县人。67C;年毕业于成都气象学院无线电专业，高级工程师。波段3，卫星上安装了精度很高的原子钟，以确保频#$$!年%#月朱喜林：768及

7、其在大气探测中的应用·!"·率的稳定性，在载波上调制有表示卫星位置的广播则称为动态定位，如用于车船等概略导航定位的精星历，用于测距的&’()&*+,-.(/012-232*45码和6度为!$9至%$$9的伪距单点定位，或用于城市车)6,./2-.5码，以及其它系统信息，能在全球范围内，辆导航定位的米级精度的伪距差分定位，或用于测向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实量放样等的厘米级的相位差分定位，实时差分定位时的三维测速、三维定位和授时。需要数据链将#个或多个站的观测数据实时传输到768接收机可接收到用于授时的准确至纳秒级一起计算

8、。在定位观测时，若接收机相对于地球表的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略面静止，则称为静态定位，在进行控制网观测时，一位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的般均采用这种方式由几台