北斗科学探索

GNSS定位测量第6章服务民用,北斗“义不容辞科学探索科学探索主要内容北斗卫星导航系统气象预报中的应用01北斗卫星导航系统

1.气象观测导航卫星发射的信号(电磁波)在达到接收点前要穿过大气层,而电磁波在大气中会发生折射,使速度降低。所以卫星信号要经过修正才符合实际。这种修正不仅与干空气有关,还与大气中的电子浓度、水汽的含量有关。气象预报中的应用北斗卫星导航系统

在20世纪90年代初,人们就提出了一个设想:利用导航卫星接收机收到的信号反算出大气中的电子浓度、水汽含量。实验证实,这样得到的大气中水汽含量对气象预告和气候分析十分有价值气象预报中的应用北斗卫星导航系统GPS气象观测仪器

导航卫星信号又可以随时进行观测,用位置固定点的接收设备测量大气的水汽量就成为新型的气象仪器,由此发展起一门新学科一GPS气象学。现在我国有了自己的导航卫星,通过接收北斗系统的信号来测量大气水汽的观测网逐步形成。气象预报中的应用北斗卫星导航系统

当GPS发出的信号穿过大气层中的对流层时,受到对流层的折射影响,GPS信号要发生弯曲和延迟,其中信号的弯曲量很小,而信号的延迟量很大通常在23米左右。在GPS精密定位测量中,大气折射的影响被当成误差源要尽可能将它的影响消除干净。气象预报中的应用北斗卫星导航系统

而在GPS气象技术中,我们所要求得的量就是大气折射量,通过计算我们即可得到,再通过大气折射率与大气折射量之间的函数关系可以求得大气折射率。大气折射率取决于气温、气压和水汽压力的综合作用,通过相关公式,则可以求得我们所需要的量。气象预报中的应用北斗卫星导航系统

从20世纪90年代起,我国的一些学者分别开展了地基GPS气象学、空基GPS气象学以及GPS无线电掩星反演大气廓线的研究工作。气象预报中的应用基于北斗系统的高寒地区气象监测站北斗卫星导航系统

北京大学的李成才和毛节泰等人最早将GPS气象技术介绍到国内气象界,并将地基GPS遥感大气水汽总量技术分别应用于上海、武汉和北京等地区,还探索了适合中国东部地区特点的加权平均温度的计算方法。气象预报中的应用基于北斗系统的高寒地区气象监测站北斗卫星导航系统

为解决高寒地区和无人区的气象数据观测和传输问题,有关部门经过多年气象数字报文传输的应用实验,研制了一系列气象测报型北斗系统终端设备,并设计出实用可行的系统应用解决方案,解决了国家气象局和各地市气象中心的气象站数字报文自动传输汇集、气象站地图分布可视化显示功能。同时北斗系统设备也被逐步用于中国人工影响天气飞机作业领域,并取得了明显的效果。2.自动测报气象北斗卫星导航系统电离层测量中的应用02北斗卫星导航系统

根据电离的状态,可将地球大气层分为中性大气层和电离层。在距离地球表面大约60千米以上的地方,由于受到太阳紫外线、X射线和高能带电粒子的作用,大气层被电离,产生自由电子和正、负离子,因此这一带被称为电离层。由于电离层中正、负电荷数大体相等,因此从宏观上呈现中性,我们图种状态的物质叫作等离子体。电离层测量中的应用北斗卫星导航系统

卫星通信与卫星导航所用的电磁波频率都很高,能够超过电蠃,些电磁波在电离层中传播时,将会产生四种效应:(1)折射误差。通过电层时,电磁波速度变慢,产生附加延时,导致测距不准,时间不同步,星信号测量中,电离层延迟误差与传播路径上的电离层总电子含量呈正比。电离层测量中的应用北斗卫星导航系统(2)无线电信号的相位也将发生变化,这将对与信号相位相关的业务产线响。(3)由于信号折射,电磁波传播路径发生变化,对目标位置的追踪将产生误差。(4)由于电离层存在不规则结构,将会造成信号闪烁。电离层测量中的应用北斗卫星导航系统

根据电磁波在电离层中的传播特性,我们可以将其用于电离层参数的量。导航卫星发射两