北斗科學探索

GNSS定位測量第6章服務(wù)民用,北斗“義不容辭科學探索科學探索主要內(nèi)容北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)氣象預(yù)報中的應(yīng)用01北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

1.氣象觀測導航衛(wèi)星發(fā)射的信號(電磁波)在達到接收點前要穿過大氣層,而電磁波在大氣中會發(fā)生折射,使速度降低。所以衛(wèi)星信號要經(jīng)過修正才符合實際。這種修正不僅與干空氣有關(guān),還與大氣中的電子濃度、水汽的含量有關(guān)。氣象預(yù)報中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

在20世紀90年代初,人們就提出了一個設(shè)想:利用導航衛(wèi)星接收機收到的信號反算出大氣中的電子濃度、水汽含量。實驗證實,這樣得到的大氣中水汽含量對氣象預(yù)告和氣候分析十分有價值氣象預(yù)報中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS氣象觀測儀器

導航衛(wèi)星信號又可以隨時進行觀測,用位置固定點的接收設(shè)備測量大氣的水汽量就成為新型的氣象儀器,由此發(fā)展起一門新學科一GPS氣象學?，F(xiàn)在我國有了自己的導航衛(wèi)星,通過接收北斗系統(tǒng)的信號來測量大氣水汽的觀測網(wǎng)逐步形成。氣象預(yù)報中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

當GPS發(fā)出的信號穿過大氣層中的對流層時,受到對流層的折射影響,GPS信號要發(fā)生彎曲和延遲,其中信號的彎曲量很小,而信號的延遲量很大通常在23米左右。在GPS精密定位測量中,大氣折射的影響被當成誤差源要盡可能將它的影響消除干凈。氣象預(yù)報中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

而在GPS氣象技術(shù)中,我們所要求得的量就是大氣折射量,通過計算我們即可得到,再通過大氣折射率與大氣折射量之間的函數(shù)關(guān)系可以求得大氣折射率。大氣折射率取決于氣溫、氣壓和水汽壓力的綜合作用,通過相關(guān)公式,則可以求得我們所需要的量。氣象預(yù)報中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

從20世紀90年代起,我國的一些學者分別開展了地基GPS氣象學、空基GPS氣象學以及GPS無線電掩星反演大氣廓線的研究工作。氣象預(yù)報中的應(yīng)用基于北斗系統(tǒng)的高寒地區(qū)氣象監(jiān)測站北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

北京大學的李成才和毛節(jié)泰等人最早將GPS氣象技術(shù)介紹到國內(nèi)氣象界,并將地基GPS遙感大氣水汽總量技術(shù)分別應(yīng)用于上海、武漢和北京等地區(qū),還探索了適合中國東部地區(qū)特點的加權(quán)平均溫度的計算方法。氣象預(yù)報中的應(yīng)用基于北斗系統(tǒng)的高寒地區(qū)氣象監(jiān)測站北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

為解決高寒地區(qū)和無人區(qū)的氣象數(shù)據(jù)觀測和傳輸問題,有關(guān)部門經(jīng)過多年氣象數(shù)字報文傳輸?shù)膽?yīng)用實驗,研制了一系列氣象測報型北斗系統(tǒng)終端設(shè)備,并設(shè)計出實用可行的系統(tǒng)應(yīng)用解決方案,解決了國家氣象局和各地市氣象中心的氣象站數(shù)字報文自動傳輸匯集、氣象站地圖分布可視化顯示功能。同時北斗系統(tǒng)設(shè)備也被逐步用于中國人工影響天氣飛機作業(yè)領(lǐng)域,并取得了明顯的效果。2.自動測報氣象北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)電離層測量中的應(yīng)用02北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

根據(jù)電離的狀態(tài),可將地球大氣層分為中性大氣層和電離層。在距離地球表面大約60千米以上的地方,由于受到太陽紫外線、X射線和高能帶電粒子的作用,大氣層被電離,產(chǎn)生自由電子和正、負離子,因此這一帶被稱為電離層。由于電離層中正、負電荷數(shù)大體相等,因此從宏觀上呈現(xiàn)中性,我們圖種狀態(tài)的物質(zhì)叫作等離子體。電離層測量中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

衛(wèi)星通信與衛(wèi)星導航所用的電磁波頻率都很高,能夠超過電蠃,些電磁波在電離層中傳播時,將會產(chǎn)生四種效應(yīng):(1)折射誤差。通過電層時,電磁波速度變慢,產(chǎn)生附加延時,導致測距不準,時間不同步,星信號測量中,電離層延遲誤差與傳播路徑上的電離層總電子含量呈正比。電離層測量中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(2)無線電信號的相位也將發(fā)生變化,這將對與信號相位相關(guān)的業(yè)務(wù)產(chǎn)線響。(3)由于信號折射,電磁波傳播路徑發(fā)生變化,對目標位置的追蹤將產(chǎn)生誤差。(4)由于電離層存在不規(guī)則結(jié)構(gòu),將會造成信號閃爍。電離層測量中的應(yīng)用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

根據(jù)電磁波在電離層中的傳播特性,我們可以將其用于電離層參數(shù)的量。導航衛(wèi)星發(fā)射兩