Extraction of electron density profiles with geostationary satellite-based GPS side lobe occultation signals
Extraction of electron density profiles with geostationary satellite-based GPS side lobe occultation signals
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利用基于地球静止卫星的 GPS 旁瓣掩星信号提取电子密度剖面
DOI：
10.1007/s10291-019-0903-6
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发表时间：
2019-08
期刊：
影响因子：
4.9
通讯作者：
Jiang Kecai
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li Wenwen;Li Min;Zhao Qile;Shi Chuang;Wang Meng;Fans Min;Wangs Hong;Jiang Kecai
利用地球静止轨道（GEO）卫星TJS-2上的GPS无线电掩星（RO）观测数据反演电子密度剖面（EDP）。利用TJS-2单频过剩相位法计算的总电子含量，通过滑动平均滤波器对高频误差进行平滑处理，其精度优于单差法。旁瓣GPS RO信号已被用来估计电子密度高达几千公里的高度为第一次。通过与地基数字探空仪、IRI 2016模型和气象、电离层和气候卫星星座观测系统（COSMIC）EDP的比较，TJS-2电离层EDP显示出良好的一致性，相关系数超过0.8。TJS-2与数字探空仪和COSMIC结果的平均NmF 2差异分别为12.9%和1.4%，而hmF 2差异分别为1.65 km和1.76 km。我们的研究结果表明，基于GEO-RO信号可以估计EDP的高度高达几千公里，在特定的位置与日常重复性，这使得它成为一个非常合适的技术，定期监测EDP的变化。
GPS radio occultation (RO) measurements recorded on the geostationary earth orbit (GEO) satellite TJS-2 have been investigated for electron density profile (EDP) retrieval. The total electron content derived from TJS-2 single-frequency excess phase is refined by a moving average filter to smooth high-frequency errors, which outperforms the single-difference technique. The side lobe GPS RO signals have been used to estimate electron densities up to several thousand kilometers in height for the first time. By comparison with the ground-based digisonde, the IRI 2016 model and the Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate satellite (COSMIC) EDPs, the TJS-2 ionospheric EDPs show good agreement with correlation coefficients exceeding 0.8. The TJS-2 average NmF2 differences compared to digisondes and COSMIC results are 12.9% and 1.4%, respectively, while the hmF2 differences are 1.65 km and 1.76 km, respectively. Our results reveal that GEO-based RO signals can estimate EDPs to altitudes up to several thousand kilometers at specific locations with daily repeatability, which makes it a very suitable technique for routinely monitoring EDP variations.
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