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NeQuickG模型与COSMIC-2掩星数据在电离层层析算法中的使用
1
作者 尹萍 张姗姗 +1 位作者 徐硕 侯秀泽 《空间科学学报》 北大核心 2025年第4期975-986,共12页
作为电离层监测的有效手段,全球导航卫星系统气象、电离层和气候的星座观测系统2(COSMIC-2)掩星提供了实测的电离层剖面资料,而Ne Quick G模型则能提供电离层在任意时空的电子密度和总电子含量模型数据.电离层层析算法虽然能重构任意时... 作为电离层监测的有效手段,全球导航卫星系统气象、电离层和气候的星座观测系统2(COSMIC-2)掩星提供了实测的电离层剖面资料,而Ne Quick G模型则能提供电离层在任意时空的电子密度和总电子含量模型数据.电离层层析算法虽然能重构任意时间,特别是电离层扰动下大尺度的电子密度时空分布,但其算法也受到数据覆盖不均匀、垂向反演精度较低的局限.本文通过对电离层层析算法的改进,不仅融合Ne Quick G模型和COS-MIC-2的剖面观测资料,还使用COSMIC-2数据作为层析算法的输入之一,重构了武汉WU430站和韩国JJ433站等站上空2021年11月3日和4日电离层扰动阶段的电子密度分布.同时,利用测高仪数据对层析反演出的F2层峰值密度(N_(m)F_(2))和峰值高度(h_(m)F_(2))进行了评估. 展开更多
关键词 NeQuick G模型 cosmic-2掩星 电离层 层析算法
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基于COSMIC-2反演的对流层延迟高程补偿方法及精度评估
2
作者 吴昂道 唐旭 《测绘通报》 北大核心 2025年第9期98-104,共7页
针对部分掩星COSMIC-2由于近地表数据缺失导致反演的天顶对流层延迟(ZTD)偏小的问题,本文首先利用ERA5数据提取相应时空的ZTD高程缩放因子,然后结合负指数模型对COSMIC-2 ZTD进行高程校正,并使用2020—2022年我国区域的探空站和陆态网GN... 针对部分掩星COSMIC-2由于近地表数据缺失导致反演的天顶对流层延迟(ZTD)偏小的问题,本文首先利用ERA5数据提取相应时空的ZTD高程缩放因子,然后结合负指数模型对COSMIC-2 ZTD进行高程校正,并使用2020—2022年我国区域的探空站和陆态网GNSS ZTD数据验证模型校正精度。结果表明,修正后的COSMIC-2 ZTD较修正前的平均RMSE分别减少了30.95和32.48 cm。此外,进一步分析了2022年不同月份的修正效果,结果显示,各月份COSMIC-2修正后ZTD的RMSE集中于2~8 cm。表明负指数高程模型在校正我国地区COSMIC-2 ZTD数据上具有良好的适用性,可以为我国的GNSS导航定位和水汽监测提供良好的对流层延迟改正服务。 展开更多
关键词 对流层延迟 高程缩放因子 负指数高程模型 掩星cosmic-2 ERA5再分析资料
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COSMIC-2近实时廓线反演对流层延迟及其质量分析 被引量：1
3
作者 胡方鑫 叶世榕 +3 位作者 罗佳 夏朋飞 曾旭平 马鑫程 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期27-35,共9页
为了进一步提高全球大气探测和极端天气预报的精度,提出一种气象、电离层与气候星座观测系统2代(COSMIC-2)近实时廓线反演对流层延迟方法:指出随着气象、电离层与气候星座观测系统2代(COSMIC-2)掩星探测深度的加深,通过掩星手段为地表... 为了进一步提高全球大气探测和极端天气预报的精度,提出一种气象、电离层与气候星座观测系统2代(COSMIC-2)近实时廓线反演对流层延迟方法:指出随着气象、电离层与气候星座观测系统2代(COSMIC-2)掩星探测深度的加深,通过掩星手段为地表全球卫星导航系统(GNSS)观测站提供近实时先验天顶对流层延迟(ZTD)产品成为可能;采用COSMIC-2掩星Level 2近实时产品wetPf2大气湿度廓线获取掩星ZTD,并以欧洲中期数值天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)作为参考,分高程、纬度、季节评估其反演精度。结果表明,COSMIC-2掩星反演天顶对流层延迟ZTD整体精度较高,10 km高程以下全球定位系统(GPS)信号反演ZTD精度较格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)信号更优;掩星反演ZTD精度随高程增加而提升,在0~1 km高程范围内精度最低,均方根(RMS)分别为11.33 mm(GPS)、11.54 mm(GLONASS);中低纬度区域(25°N—35°N)反演ZTD精度低于低纬(15°N—25°N)和中纬(35°N—45°N)区域,其中中纬区域精度最高,RMS分别为4.74 mm(GPS)、4.70 mm(GLONASS);掩星反演ZTD精度同样受季节影响,GPS/格洛纳斯全球卫星导航系统(GLONASS)双模信号均在夏季反演精度最差,冬季反演精度最高,冬季RMS分别为4.15 mm(GPS)、4.18 mm(GLONASS)。 展开更多
关键词 气象、电离层与气候星座观测系统2代(cosmic-2) 全球卫星导航系统(GNSS)近实时掩星 天顶对流层延迟 质量分析
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COSMIC-2掩星反演数据质量分析 被引量：2
4
作者 薛子悦 鲍艳松 +3 位作者 唐歌实 成巍 朱孟斌 袁帅 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期453-466,共14页
为评价COSMIC-2掩星反演数据精度,利用探空站点资料,对比验证了基于COSMIC-2附加相位数据由无线电掩星数据处理软件ROPP计算得到的大气折射率及温湿廓线。实验结果表明:COSMIC-2数据经反演后的大气廓线质量较高,大气折射率相对偏差标准... 为评价COSMIC-2掩星反演数据精度,利用探空站点资料,对比验证了基于COSMIC-2附加相位数据由无线电掩星数据处理软件ROPP计算得到的大气折射率及温湿廓线。实验结果表明:COSMIC-2数据经反演后的大气廓线质量较高,大气折射率相对偏差标准差为1.5%~4.3%,大气温度和相对湿度均方根误差分别为1.3~2.2 K、10%~15%;低纬地区样本精度总体优于中纬地区;季节性差异不明显,但冬春季样本精度总体略优于夏秋季。反演数据与COSMIC-2二级产品相比,折射率与温度在部分高度层精度更优,相对湿度在总体上精度更优。 展开更多
关键词 cosmic-2 GNSS掩星反演 ROPP 大气廓线 质量分析
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基于GNSS的中国大陆地区COSMIC-2PWV精度分析 被引量：3
5
作者 王勇 黄靖 +2 位作者 占伟 刘尚钦 杨军 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2022年第11期1101-1104,共4页
COSMIC-2可提供连续大气数据源用于改进天气预报,有助于对极端天气进行监测预警。将中国大陆地区按照气候类型划分成5个区域,依托CMONOC站点PWV序列,开展COSMIC-2PWV在中国大陆地区的精度分析。从站间距离和高程2个角度进行COSMIC-2掩... COSMIC-2可提供连续大气数据源用于改进天气预报,有助于对极端天气进行监测预警。将中国大陆地区按照气候类型划分成5个区域,依托CMONOC站点PWV序列,开展COSMIC-2PWV在中国大陆地区的精度分析。从站间距离和高程2个角度进行COSMIC-2掩星点与GNSS站点PWV匹配方案设计,分别针对中国大陆地区、不同气候类型和部分代表站点开展COSMIC-2精度评定。研究表明,高原山地、温带大陆、温带季风、亚热带季风和热带季风气候类型的RMSE分别为1.40mm、1.49mm、2.68mm、3.11mm和3.16mm;内陆地区精度优于沿海地区。 展开更多
关键词 cosmic-2 PWV CMONOC 中国大陆地区 气候类型
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利用改进的GoogLeNet深度学习模型识别COSMIC-2掩星信号中的反射信号 被引量：3
6
作者 罗文杰 项杰 杜华栋 《大气科学》 CSCD 北大核心 2023年第3期631-641,共11页
GPS(Global Positioning System)掩星探测技术作为一种先进的大气探测手段,已广泛用于数值天气预报、气候和空间天气研究。掩星探测存在的问题之一是容易受到地球表面反射信号的干扰,识别和分离掩星探测信号中的反射信号有助于将掩星数... GPS(Global Positioning System)掩星探测技术作为一种先进的大气探测手段,已广泛用于数值天气预报、气候和空间天气研究。掩星探测存在的问题之一是容易受到地球表面反射信号的干扰,识别和分离掩星探测信号中的反射信号有助于将掩星数据同化到数值天气预报系统中去,具有重要意义。本文提出一种基于改进的GoogLeNet深度学习模型(Im-GNet),并应用于COSMIC-2掩星探测数据来识别反射信号。本文选择了2020年1月1~9日的COSMIC-2掩星数据(conPhs文件),进行质量控制后,利用无线电全息方法得到掩星信号的无线电全息功率谱密度图像,然后训练得到Im-GNet深度学习模型,Im-GNet模型测试的准确率达到了96.4%,显著高于支持向量机(SVM)方法的结果。本文还分析了反射信号对掩星数据的影响,掩星事件的地理分布以及掩星反演数据(atmPrf文件)与NCEP再分析资料的12 h预报值(avnPrf文件)的折射率比较表明:有反射信号的掩星事件数据质量更好,所包含的大气信息更丰富。 展开更多
关键词 cosmic-2掩星 深度学习 无线电全息技术 GoogLeNet模型
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2009年1月平流层爆发性增温期间全球电离层响应的研究 被引量：1
7
作者 雷霄龙 符养 +1 位作者 薛震刚 杜晓勇 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期513-523,共11页
2009年1月平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming,SSW)事件是有记录以来最强、持续时间最长的一次主增温事件(Major Warming Event,MWE),期间太阳活动和地磁活动均处于较低的水平,因此非常有利于研究电离层对平流层增温事件的... 2009年1月平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming,SSW)事件是有记录以来最强、持续时间最长的一次主增温事件(Major Warming Event,MWE),期间太阳活动和地磁活动均处于较低的水平,因此非常有利于研究电离层对平流层增温事件的响应情况.本文利用COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere,and Climate)系统提供的掩星数据,使用Kriging方法分别构建了此次SSW时期以及平静期的电离层N_mF_2,h_MF_2和110～750 km高度范围的垂直积分TEC(简称VTEC)地图,同时从全球定位导航卫星系统服务组织(International GNSS Service,IGS)发布的全球电离层TEC地图(Global Ionospheric Maps,GIMs)中提取了日固坐标系(Sun-fixed,地磁纬度和地方时)下全球TEC地图.通过对比发现,SSW期间与平静期相比,地磁纬度中低纬电离层参数存在早晨上升,下午和夜间下降的现象.利用OSTM/JASON-2卫星高度计观测值进行验证后的结果显示,此前研究均未有提及的夜间时段电离层参数N_mF_2,h_mF_2和TEC(VTEC和IGS TEC)下降现象的确存在. 展开更多
关键词 平流层突然增温 电离层响应 COSMIC KRIGING方法 IGS GIMs OSTM/JASON-2
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星基GNSS掩星事件预报方法分析
8
作者 刘宾 张绍成 +1 位作者 何友林 虢盛 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期51-58,共8页
针对全球卫星导航系统(GNSS)星基掩星观测时长通常仅有几十秒,特别是在升星掩星观测中,需要快速实现负高度角卫星信号的捕获跟踪,才能获得及时有效的掩星观测时长的问题,基于先验轨道信息辅助的开环跟踪技术,提出一种基于切线高度的掩... 针对全球卫星导航系统(GNSS)星基掩星观测时长通常仅有几十秒,特别是在升星掩星观测中,需要快速实现负高度角卫星信号的捕获跟踪,才能获得及时有效的掩星观测时长的问题,基于先验轨道信息辅助的开环跟踪技术,提出一种基于切线高度的掩星事件快速预报方法,以辅助掩星接收机快速捕获和跟踪GNSS掩星信号,从而保证掩星观测数据质量和有效观测时长:对地球局部曲率中心进行修正,得到更为精准的切线高度;然后设置掩星事件的判决条件,采用极值的方式快速预报出符合阈值的掩星事件;最后对全球内曲率中心和曲率半径进行分析。实验结果表明,曲率中心的修正距离最大值可至45 km,曲率半径波动范围可达到65 km,足以影响掩星探测的准确预报。基于气象、电离层和气候星座观测系统(COSMIC-2)实测数据的仿真结果表明,掩星预报的全球定位系统(GPS)掩星漏报率低于3%,格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)掩星漏报率约14.5%,且预报掩星开始时间大多提前5~10 s;证明基于切线高度的掩星预报方法能够有效地应用于星基掩星事件的预报,以辅助接收机准确捕获和跟踪信号,提升掩星观测资料的数据量和有效观测时长。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统(GNSS)掩星 掩星预报 地球曲率改正 开环跟踪 气象、电离层与气候星座观测系统(cosmic-2)
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电离层多源数据同化方法研究 被引量：6
9
作者 欧明 甄卫民 +3 位作者 徐继生 於晓 张风国 邓忠新 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期147-152,共6页
多源数据同化是实现电离层天气现报和预报的重要途径.选择参数化电离层模型作为背景模型,基于地基全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)观测以及第二代气象/电离层气候卫星探测系统(Constellation Observing Syst... 多源数据同化是实现电离层天气现报和预报的重要途径.选择参数化电离层模型作为背景模型,基于地基全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)观测以及第二代气象/电离层气候卫星探测系统(Constellation Observing System for Meteorology Ionosphere and Climate 2,COSMIC 2)掩星测量,利用经验电离层模型NeQuick计算得到多源观测数据,结合水平和垂直方向分离的高斯型协方差矩阵及卡尔曼滤波方法实现了中国区域电离层多源数据同化反演.同化结果表明,多源数据同化方法能将观测资料有效地同化到背景模式中从而获得较好的同化结果.与背景模式相比,同化后得到的电离层总电子含量及电子密度误差均显著下降. 展开更多
关键词 电离层 地基GNSS COSMIC 2 掩星 数据同化
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国际参考电离层模型输出参数峰值高度性能
10
作者 唐丝语 周春红 +1 位作者 黄智 袁洪 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期898-904,共7页
电离层峰值高度H_(m)F_(2)是描述电离层形态的重要参数之一,国际参考电离层模型IRI-2016中融入了大量电离层测高仪和无线电掩星探测数据,用以提升H_(m)F_(2)的预测精度.本文利用太阳活动低年(2007—2010年)气象、电离层和气候卫星联合... 电离层峰值高度H_(m)F_(2)是描述电离层形态的重要参数之一,国际参考电离层模型IRI-2016中融入了大量电离层测高仪和无线电掩星探测数据,用以提升H_(m)F_(2)的预测精度.本文利用太阳活动低年(2007—2010年)气象、电离层和气候卫星联合观测系统COSMIC探测数据描述全球范围内COSMIC H_(m)F_(2)的三维形态变化,对比分析了IRI-2016与IRI-2012模型的预测结果,同时分析了IRI-2016模型输出H_(m)F_(2)的性能.结果表明,IRI模型在中高纬度地区的输出结果高于COSMIC反演结果,而赤道及低纬地区则大都偏低.与IRI-2012模型相比,IRI-2016模型的输出结果在夜间至凌晨时段呈现较为明显的纬向梯度变化且大部分区域输出值偏高,但在白天时段赤道附近区域的输出值大都偏低.上述结果为电离层IRI模型的完善提供了一定参考. 展开更多
关键词 COSMIC 电离层 IRI模型 峰值高度
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