一种基于GPS信号的地球大气探测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于GPS信号的大气探测系统，包括：GPS卫星、LEO卫星，以及地面控制站，LEO卫星和地面控制站分别包括用于接收GPS卫星位置信号的第一和第二GPS接收机，该第一和第二GPS接收机的输出端与地面控制站的数据处理单元相连。本系统克服现有的地球大气探测系统传感器失效及单一信号反演的不足，提高探测准确性，并且不受外界环境制约，采用LEO卫星，轨道高度低，使得传输延时短，路径损耗小，传输衰耗小，重量轻且功耗小。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于地球大气探测领域，具体涉及一种利用全球导航定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)卫星，(LowEarthOrbit)LEO卫星和地面测控站联合探测地球大气的探测系统。
技术介绍
目前，公知的地球大气探测手段主要有气象卫星(“FY-3A气象卫星红外分光计透射率计算及大气参数模拟反演试验[D].中国气象科学研究院,2004.”)、激光雷达(“激光雷达在气象和大气环境监测中的应用[J].气象与环境学报,2009,25(05):48-56.”)、探空气球(“探空气球测量大气[J].物理教师,1991(Z1).”)，此外还可利用GPS/LEO无线电掩星技术对地球大气进行探测(“GPS/LEO无线电掩星全息反演技术[D].上海大学,2012.”)。探空气球携带探空仪对大气进行探测，但是探空仪受到环境的干扰比较大，在高空低温、高温恶劣环境下各类传感器可能会失效，增大探测难度。气象卫星、激光雷达以及掩星技术也存在一定的缺陷，它们只是利用单一的信号反演得到大气的参数，不可避免的造成探测误差
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中地球大气探测系统传感器失效及单一信号反演的不足，提供一种基于GPS信号的地球大气探测系统。本技术采用以下技术方案：一种基于GPS信号的地球大气探测系统，所述系统包括：GPS卫星、LEO卫星，以及地面控制站，所述LEO卫星和地面控制站分别包括用于接收GPS卫星位置信号的第一和第二GPS接收机，该第一和第二GPS接收机的输出端与地面控制站的数据处理单元相连。所述的第一GPS接收机的输出端通过通信系统与地面控制站的数据处理单元相连，所述第二GPS接收机直接与地面控制站的数据处理单元相连。所述LEO卫星进一步包括有动力模块、供电模块和导航控制模块。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本系统克服现有的地球大气探测系统传感器失效和单一信号反演以及使用单一探测体进行探测的不足，采用地面站与LEO卫星同时接收来自GPS卫星的无线电信号，以此得到地球大气的参数，提高大气探测精度，采用LEO卫星，轨道高度低，使得传输延时短，路径损耗小，传输衰耗小，重量轻且功耗小。地面站接收机安装在地面不同位置，GPS卫星和LEO卫星在不同时刻相对于地面站的位置也不同，可以得到不同时刻、不同位置的地球大气参数，用以对探测数据进行补充和完善，采用分布式数据处理可以快速访问、多用户使用；系统设计灵活。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本技术的系统组成示意图；图2为大气探测过程示意图；图3为数据处理原理框图。其中：1.GPS卫星，2.LEO卫星，3.地面站。【具体实施方式】本技术提供了一种基于GPS信号的地球大气探测系统，在本探测系统中，地面站与LEO卫星同时接收来自GPS卫星的无线电信号，通过数据处理中心将这这些无线电信号进行对比，得到地球大气的参数。请参阅图1至3所示，本技术公开了一种基于GPS信号的地球大气探测系统，所述系统包括：用于发送含有卫星位置信息的GPS卫星；用于对地球大气进行探测的LEO卫星；用于接收LEO卫星和GPS卫星信号完成GPS卫星时间同步及大气探测的地面站；和用于接收地面站信息并进行传输的通信系统；其中，所述GPS卫星分别与LEO卫星和地面站连接，所述地面站连接至所述通信系统；所述地面站包括地面GPS接收机和数据处理中心，所述地面GPS接收机用于完成GPS信号接收和GPS卫星时间同步，所述数据处理中心用于接收地面站的所有GPS信号，并对所述信号进行对比分析得到大气参数。在图1中，本技术所设计的大气探测系统有四部分构成，即GPS卫星、LEO卫星、地面控制站和通信系统。其中，LEO卫星主要由动力模块、供电模块、导航控制模块和第一GPS接收机构成；地面控制站主要由第二GPS接收机和数据处理中心构成。所述LEO卫星上搭载有第一GPS接收机，完成GPS卫星时间同步，GPS信号接收以及卫星定位的功能。地面控制站安装有第二GPS接收机，完成GPS卫星时间同步，GPS信号接收的功能。LEO卫星及地面控制站接收到的GPS信号都传送给数据处理中心，由数据处理中心协调收集这两个信号，并对两者进行对比分析得到大气参数，完成对大气的探测。在图2所示实施示例中，首先根据GPS卫星星历，以及LEO卫星的第一GPS接收机计算出GPS卫星1和LEO卫星2相对与地面控制站3的位置。LEO卫星2的第一GPS接收机接收到的来自GPS卫星1的信号为S1，地面控制站的第二GPS接收机接收到的来自GPS卫星1的信号为S2，并将S2存储至数据处理中心。LEO卫星2通过通信系统将信号S1转发至地面控制站3的数据处理中心。当地面控制站3位于不同位置时，以及GPS卫星1和LEO卫星2相对与地面站3位于不同位置时，可以得到不同时刻不同位置的地球大气参数。在图3所示数据处理原理框图中，数据处理中心获得信号S1和S2之后，通过比较信号S1和信号S2，得到地球大气参数。以上内容仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术权利要求书的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPS信号的地球大气探测系统，其特征在于，所述系统包括：GPS卫星(1)、LEO卫星(2)，以及地面控制站(3)，所述LEO卫星和地面控制站(3)分别包括用于接收GPS卫星位置信号的第一和第二GPS接收机，该第一和第二GPS接收机的输出端与地面控制站的数据处理中心相连，所述的第一GPS接收机的输出端通过通信系统与地面控制站的数据处理单元相连，所述第二GPS接收机直接与地面控制站的数据处理单元相连，所述LEO卫星由动力模块、供电模块、导航控制模块和第一GPS接收机构成。

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS信号的地球大气探测系统，其特征在于，所述系统包括：GPS卫星(1)、LEO卫星(2)，以及地面控制站(3)，所述LEO卫星和地面控制站(3)分别包括用于接收GPS卫星位置信号的第一和第二GPS接收机，该第一和第二GPS接收机...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建平，王姣，张若南，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61