摘 要:文章统计了COSMIC掩星数据L2波段截断高度的分布规律,得到了其截断高度的分布特点,为以后L2波段数据的误差分析提供了参考。
关键词:无线电掩星;COSMIC;L2波段;截断高度
引言
在SAC-C和CHAMP无线电掩星计划中,LEO掩星接收机采用的是闭环(Close-Loop, CL)跟踪技术。闭环技术容易在10km以下产生追踪误差。而且在低对流层,闭环技术不能跟踪上升掩星[1]。因此,在2001年,Sokolovskiy提出了开环追踪技术(Open-Loop),能够有效地克服追踪误差的问题[2]。开环技术能够跟踪信号到较低的高度,而且不容易发生失锁现象。但是开环技术只能够消除L1的追踪误差的问题,在低对流层,大部分掩星L2波段信号质量都不好,不能用于电离层的校准,低于一定高度L2波段的信号不可用[3],因此我们需要对L2信号进行截断,文章主要分析L2信号截断高度的分布规律,了解不同纬度中L2信号截断高度的分布特点,对以后做误差分析提供一定程度的参考。
1 数据介绍
为了分析L2截断高度的分布规律,选取了COSMIC网站中COSMIC掩星计划的atmprf干廓线数据,干廓线数据中包含了“Znid”属性,即为L2的截断高度,时间选用的是2011年1、4、7、10四个月份的前五天,选取了全球作为研究区域,研究L2的截断高度随纬度的变化。表1是对所选区域掩星数量(atmprf文件)的统计。
我们选取的廓线总计24108条,可以看出在中纬度地区即-60- -30N,30-60N区域内掩星数量要多于热带地区和两极地区,两极地区最少。
2 分析与讨论
我们将全球区域分为6个部分,0-30S、30-60S、60-90S、0-30N、30-60N、60-90N。分别统计在不同区域内L2截断高度的分布规律,并计算了每个部分L2截断高度的平均值,如图1所示。
在图1中,上面三幅图是北半球L2截断高度的分布图,可以看出在北半球0-15N范围内L2的截断高度主要分布在18-20km,L2质量不好,主要因为在热带低对流层,信号在穿过大气时会产生超折射效应以及多路径效应[4],影响了L2信号的传播,所以L2质量不好,截断高度较高。从图b)可以看出L2截断高度在北半球中纬度(45-60N)主要集中在12-16km处,30-45N处L2截断高度分布均匀。在北半球高纬度地区,L2截断高度主要集中在10-15km处,掩星廓线在60-75N处分布较为密集,75-90N处掩星廓线数量较少。
在南半球低纬地区L2截断高度和北半球相似,-15-0N处L2截断高度主要集中在16-20km处,在中纬度地区,L2截断高度分布在12-15km处,高纬地区南半球L2截断高度主要分布在8-14km处,和北半球类似。
综上所述,可以总结L2截断高度分布规律如下:全球范围内L2截断高度在8-20km以内,在低纬地区(-30-30N),主要是在-15-15N范围内,L2截断高度较高,主要在16-20km,说明在低纬地区L2信号质量不好,中纬度地区(30-60N,30-60S),L2截断高度主要在10-15km范围内,而且在此区域内掩星廓线数量最多。在高纬地区(60-90N,60-90S),L2截断高度主要在8-15km处。