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GPS/LEO掩星技术中超折射效应的修正

严豪健  郭鹏  洪振杰  刘敏  
【摘要】:GPS/LEO掩星技术是上世纪末发展起来的地球大气探测的新方法。随着无线电和计算机技术的发展以及归算处理软件的改进,GPS的观测精度在过去的十几年中获得很快的提高;从而开拓了GPS技术在地球物理和大气科学上的新应用方向。作为地球大气探测的新技术,GPS掩星的基本路线是:在局部球对称大气的假设下,将观测到的信号附加相位时延数据,在已知精确GPS和LEO卫星历表的条件下,转换为随瞄准参数变化的弯曲角函数,然后利用Abel积分变换得到大气折射率垂直剖面。再通过Smith-Weintraub方程、理想气体方程、流体静力学方程逐步反演中性大气层的压强、温度、以及水汽的剖面(其中温度剖面必须从其他途径获得)。在Abel积分变换中要求大气折射指数n是折射半径a的单值函数。当大气折射率的垂直梯度达到小于一个极限值dN/dr≈-0.16N-unit m-1,上述单值性不成立,称其为超折射,此时Abel积分变换不再适用。如果还是在形式上应用经典的Abel变换,反演结果中就会产生负大气折射率偏差。

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