顾及大气剖面的GPT3改进模型及其精度评价

针对GPT3模型在模拟大气剖面时存在精度不足的问题,在剖析其垂直修正方法的基础上,通过引入新的温度递减率和气压垂直改正算法,提出一种改进的GPT3模型,即GPT3v模型,并使用探空资料、NCEP再分析资料和GNSS数据验证新模型的精度。结果表明,垂直方向上GPT3v模型估计的温度、气压、天顶总延迟平均RMSE分别为6.0 K、7.9 hPa和23.0 mm,相比于GPT3模型的11.1 K、19.0 hPa和47.8 mm,精度分别提高46%、58%和52%。而当IGS测站与其周围4个模型格网点存在较大高差时,GPT3模型会存在较大的对流层延迟估计误差,GPT3v模型则能较好地解决这一问题。相较于GPT3模型,GPT3v模型在高空以及地形复杂区域具有更好的应用效果。

GPT3模型中国区域大气剖面应用精度分析

对流层延迟是卫星导航定位最主要的误差来源之一,精确计算对流层延迟有助于模糊度的收敛及定位精度的提高。目前应用最广、精度最高的对流层经验模型是全球气压气温模型,为了验证GPT3模型计算中国区域地表至11 km大气剖面对流层延迟改正的精度,利用2011—2020年中国区域82个参与全球气象交换的测站的无线电探空数据,对GPT3的气压(P)、气温(T)、水汽压(E)以及加权平均温度(Tm)进行精度检验及分析,实验结果表明,GPT3模型精度受纬度和高程影响较大,其中GPT3-P和GPT3-Tm受纬度影响显著;GPT3-P在地表RMS为8.02 hPa,而在地表至11 km其RMS为20.01 hPa,说明模型地表精度要优于大气剖面精度,GPT3-Tm呈现同样的规律,而GPT3-T的地表以及地表至11 km的RMS分别为7.94 K、7.53 K,GPT3-E的RMS分别为2.42 hPa、1.97 hPa;模型在不同年积日的精度存在差异,呈现一定的季节特性,但其精度在长时间区间内没有明显变化。总体而言,GPT3模型在中国地区范围内具有较高的精度和稳定性,但需要进一步优化其高程改正方法。

基于支持向量机的地基单站GPS反演大气剖面

提出基于支持向量机的地基单站GPS遥感大气剖面的反演方法,主要包括经典支持向量机、最小二乘支持向量机、相关向量机3种方法,利用青岛地区的历史数据进行了仿真反演对比研究,并与神经网络反演方法进行比较,结果表明支持向量机能够有效地应用于地基单站GPS大气遥感领域。

ITU-R修正模式建立大气剖面

无线电波大气折射修正的关键是在于获取实时有效的大气剖面。本文参照 ITU R给出的大气参考模型 ,提出了修正的大气模式算法。在此基础上 ,结合国内某站点五年的实测探空剖面数据 ,统计出适合该地大气环境特性的气象参数 ,并与 ITU

单站地基GPS天顶延迟反演大气剖面研究

基于一定的大气折射率剖面模型和搜索方法,可以由GPS天顶延迟反演大气折射率剖面。利用上海气象站的探空数据和上海IGS站的GPS数据,对基于单站地基GPS天顶延迟的大气折射率剖面反演方法进行了验证。结果表明,根据目前处理得到的天顶延迟,反演剖面与实际剖面吻合较好。

电波折射修正中大气剖面的获取方法研究

提高电波折射修正精度的关键是获取精确的大气剖面。本文分析了几种获取大气剖面的方法及误差。结果表明，用综合法获取的大气剖面误差较小，更适用于高精度电波折射修正。

基于雷达海杂波的大气折射率剖面估计技术

基于雷达海杂波的海洋大气折射率剖面估计简称为RFC,RFC技术能实时地将雷达海杂波中携带的大气折射率空间分布信息提取出来,为舰载雷达和通信系统提供环境评估信息。从Bayes参数统计估计和多参数最优理论的角度简要介绍了RFC的基本原理,其次对其研究历史和研究现状作了介绍,对其有待解决的四个关键问题:传播模型、环境模型、海杂波模型及反演算法作了重点探讨,对其下一步的研究方向作了展望。

利用无线电掩星观测数据反演大气水汽剖面

准确掌握地球低层大气中的水汽分布,了解水汽变化趋势对天气现象的研究、数值天气预报具有重要的理论研究及实用价值。以无线电掩星技术为基础,利用掩星数据反演大气水汽剖面。详细阐述通过线性迭代方法,反演对流层下部水汽廓线的原理。对常用的掩星数据做了概括性介绍,利用实际掩星数据反演得到了近地面水汽的垂直分布廓线,并给出了反演个例。通过反演的水汽廓线与模式以及实际探空资料进行对比,表明在大多数情况下,由大气折射率反演获取水汽剖面的正确性。针对初始温度和反演上边界的问题进行了研究,分析了不同温度及不同上边界条件下水汽剖面反演可能受到的影响,指出了线性迭代方法反演水汽垂直分布中存在的问题。

利用BP-ANN和地基单站GPS数据反演大气折射率剖面

分析表明地基单站GPS接收机低仰角信号的斜路径延迟是适合进行大气折射率剖面反演的基础量,为此建立了五层BP-ANN(后向传播人工神经网络)用于大气折射率剖面的反演。利用青岛地区10年的历史探空数据进行网络训练和仿真反演,仿真反演结果与探空剖面有很好的一致性。

跨南大洋经向断面的大气垂直剖面特征研究

基于中国第29次南极科学考察期间获取的GPS探空观测数据,分析了东南印度洋和西南太平洋经向断面大气垂直结构的基本特征、季节变化和纬向差异。不同断面的大气垂向结构差异显著,但也具有共同特征,4000 m以下低空的气温和湿度明显高于高空,而低空风速明显小于高空风速,8000 m以上高空各个观测要素的垂直变化较小,整个断面主要以西风为主,整个垂直剖面湿度异常偏高(偏低)的区域通常对应上升(下沉)气流。给出了3个观测断面的大气锋面位置和类型,P1断面的大气锋面在47°~50°S,P2和P3断面的大气锋面在52°~58°S,P1和P2的锋面属于暖锋,P3的锋面由于气旋的影响分类不明显。东南印度洋大气剖面结构具有明显的季节变化,秋季和春季相比,秋季具有风速小,气温高特征,大气锋面更加偏南。东南印度洋和西南太平洋断面的大气剖面结构差异明显,二者相比,东南印度洋具有风速大、气温高及相对湿度小的特征,但大气锋面位置相同。

一种新的大气折射率剖面模型构建方法

针对现有大气折射率剖面模型中干项简化模型较多、使用中难以取舍和湿项简化模型精度较低等问题,利用某台站实测探空数据,对现有几种大气折射率剖面模型的精度进行了分析。在此基础上,基于小波聚类和EOF(经验正交函数)分析方法,构建了一个能够考虑天气特征的大气折射率剖面改进模型,并利用实测数据对其精度进行了验证。结果表明:改进模型拟合精度较现有模型精度有明显改进。其中,干项模型能够充分考虑台站本地气候特征,精度更高;湿项模型将天气类型细分为四类,比现有模型精度最大提高了约6个折射率单位。同时,改进模型天气类型划分方法较容易被非气象专业人员理解,便于此模型推广应用。

低层大气折射对下视雷达临界俯角的影响

下视雷达的射线路径与临界视在俯角有关 ,而临界视在俯角又与低层大气折射剖面有关。文中利用实测低层大气折射指数剖面与全国平均大气模型对下视雷达的临界俯角与高度的关系进行分析 ,并利用实测地面大气折射率通过指数大气模型对下视雷达的临界视在俯角进行预测 ,同时也给出预测精度。

高功率微波大气传输轨迹模拟

高功率微波在大气中传输时,会发生大气折射效应,折射效应的显著程度主要依赖于沿路径的折射指数变化梯度和射线初始仰角。本文根据低层大气剖面数据,将高功率微波在大气未击穿时的传输轨迹划分为若干个点,分析计算出各点对目标的仰角、高度、地心夹角和到发射站的真实距离,实现了对高功率微波大气传输轨迹模拟。

雷达海杂波反演大气折射率剖面试验分析

讨论了基于5参数法的大气折射率剖面反演技术,利用雷达海杂波携带的传播路径上的环境信息反演大气折射率剖面.通过在我国部分海区试验情况,以某天同时存在表面波导和蒸发波导为例进行验证.试验结果表明:反演值与实际测量值在有效范围内,验证了5参数法反演大气折射率剖面技术在我国海区的适应性.此方法克服了海上条件下大气折射率剖面难于测量的困难,具有实时、方便、易行的特点.

舰载微波超视距雷达天线架设高度研究

针对X波段舰载微波超视距雷达,研究了蒸发波导条件下雷达天线架设高度对其探测距离的影响。利用抛物方程模型建立了评估模型,通过仿真分析了天线架高对电磁波传播损耗及雷达作用距离的影响,研究结果表明,不同的层结条件下,虽然天线架高对电磁波传播损耗的影响不相同,但对雷达探测距离的影响却具有一般规律,即波导高度较低时,雷达作用距离随天线架高的增加而增大;当波导高度较高时,雷达探测距离随天线架高的增加先增大后减小。最后针对X波段海上雷达系统天线的架设高度给出了建议。

基于海杂波的雷达探测效能估计技术

介绍了基于海杂波的雷达探测效能估计技术的基本原理,并与目前国内常用的雷达探测效能估计方法进行了比较,讨论了该技术实现过程中的3个关键问题:环境模型、电磁波传播模型和海杂波模型,重点分析了该技术的实现方法。