留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于地基GNSS掩星信号的低空大气波导监测

王红光 张利军 王倩南 韩杰

王红光, 张利军, 王倩南, 韩杰. 基于地基GNSS掩星信号的低空大气波导监测[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 39-43. doi: 10.12265/j.gnss.2023046
引用本文: 王红光, 张利军, 王倩南, 韩杰. 基于地基GNSS掩星信号的低空大气波导监测[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 39-43. doi: 10.12265/j.gnss.2023046
WANG Hongguang, ZHANG Lijun, WANG Qiannan, HAN Jie. Lower atmospheric duct monitoring based on ground-based GNSS occultation signal[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 39-43. doi: 10.12265/j.gnss.2023046
Citation: WANG Hongguang, ZHANG Lijun, WANG Qiannan, HAN Jie. Lower atmospheric duct monitoring based on ground-based GNSS occultation signal[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 39-43. doi: 10.12265/j.gnss.2023046

基于地基GNSS掩星信号的低空大气波导监测

doi: 10.12265/j.gnss.2023046
基金项目: 国家自然科学基金(42076195)
详细信息
    作者简介:

    王红光:(1980—),男,博士,研究员,研究方向为对流层大气波导等电波传播及其应用技术

    张利军:(1982—),男,硕士,高级工程师,研究方向为对流层电波传播

    王倩南:(1992—),女,硕士,工程师,研究方向为对流层大气波导、外辐射源信号应用技术等

    通信作者:

    王红光 E-mail: wanghg22s@163.com

  • 中图分类号: P228.4

Lower atmospheric duct monitoring based on ground-based GNSS occultation signal

  • 摘要: 大气波导对超短波及以上频段无线电波传播影响显著,为解决海上大气波导参数实时获取问题,提出从地基接收全球卫星导航系统(GNSS)掩星过程的接收信号中提取海上低空大气波导环境信息. 采用抛物方程方法实现由大气波导参数预测地基GNSS掩星信号接收功率的正演模型. 通过遗传算法结合正演模型、参数化的大气波导模型和目标函数,实现根据GNSS掩星信号接收功率得到大气波导参数的反演算法. 仿真模拟了标准折射、表面波导和悬空波导环境对近地面接收GNSS掩星信号的影响. 通过试验获得不同折射环境下北斗卫星导航系统(BDS)、GLONASS、GPS实测掩星信号,并利用实测GNSS掩星信号进行了低空大气波导的反演. 结果表明:所采用的方法能够有效的监测反演海上低空大气波导,且具有无源被动遥感的特点.

     

  • 图  1  修正折射率仿真剖面

    图  2  GNSS信号接收功率仿真计算结果

    图  3  2017年11月8日正常大气折射条件下的接收数据

    图  4  2017年9月24日大气波导条件下接收BDS数据

    图  5  2017年10月9日大气波导条件下接收GLONASS数据

    图  6  2017年9月9日大气波导条件下接收GPS数据

    图  7  2017年9月9日反演剖面与探空剖面

    图  8  反演剖面计算信号与实测信号

    表  1  低空大气波导反演参数

    波导参数单位搜索边界反演结果
    最小值最大值
    c1M 单位/m−10.40.066
    zthickm0500434.6
    zbm01500101.8
    MdM 单位05029.3
    下载: 导出CSV
  • [1] PAPPERT R A, PAULUS R A, TAPPERT F D, Sea echo in tropospheric ducting environments[J]. Radio science, 1992, 27(2): 189-209. DOI: 10.1029/91RS02962
    [2] ROGERS L T, HATTAN C P, KROLIK J L. Using radar sea echo to estimate surface layer refractivity profiles[C]// IEEE 1999 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. IGARSS'99 (Cat. No. 99CH36293), 2002 .
    [3] KARIMIAN A, YARDIM C, GERSTOFT P, et al. Refractivity estimation from sea clutter: an invited review[J]. Radio science, 2011, 46(6): 1-16. DOI: 10.1029/2011RS004818
    [4] AO C O. Effect of ducting on radio occultation measurements: an assessment based on high-resolution radiosonde soundings[J]. Radio science, 2007, 42(2): 1-15. DOI: 10.1029/2006RS003485
    [5] FENG X L, XIE F Q, AO C O, et al. Ducting and biases of GPS radio occultation bending angle and refractivity in the moist lower troposphere[J]. Journal of atmospheric and oceanic technology, 2020, 37(6): 1013-1025. DOI: 10.1175/JTECH-D-19-0206.1
    [6] BEYERLE G, HOCKE K, WICKERT J, et al. GPS radio occultations with CHAMP: a radio holographic analysis of GPS signal propagation in the troposphere and surface reflections[J]. Journal of geophysical research: atmospheres , 2002, 107(24):4802. DOI: 10.1029/2001JD001402
    [7] WANG H G, WU Z S, KANG S F, et al. Monitoring the marine atmospheric refractivity profiles by ground-based GPS occultation[J]. IEEE geoscience & remote sensing letters, 2013, 10(4): 962-965. DOI: 10.1109/LGRS.2012.2227294
    [8] WANG H G, WU Z S, LIN L K, et al. Retrieving evaporation duct heights from power of ground-based GPS occultation signal[J]. Progress in electromagnetics research M, 2013(30): 183-194. DOI: 10.2528/PIERM13022602
    [9] 张利军, 王红光, 李建儒, 等. 基于AIS信号的低空大气波导监测试验分析[J]. 电波科学学报, 2023, 38(1): 108-113.
    [10] DOCKERY D, KUTTLER J R, An improved impedance-boundary algorithm for fourier split-step solutions of the parabolic wave equation[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 1996, 44(12): 1592-1599. DOI: 10.1109/8.546245
    [11] 黄立峰, 刘成国, 姜明波, 等. 黄海海域低空大气波导发生概率和特征量统计分析[J]. 电波科学学报, 2022, 37(6): 1080-1088.
  • 加载中
图(8) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  320
  • HTML全文浏览量:  77
  • PDF下载量:  63
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-15

目录

    /

    返回文章
    返回