COSMIC与FY-3C掩星电离层反演的比较

王涵 徐晓华,2 罗佳,3

0 引言

全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)无线电掩星(RO,Radio Occultation)技术是近年来广受关注的一种星基电离层监测技术．其基本原理是由GNSS卫星发射的无线电信号被低轨道(LEO,Low Earth Orbit)卫星接收,当信号路径扫过电离层时发生掩星事件．利用掩星事件过程中电离层引起的信号附加相位延迟,并结合卫星几何关系,反演电离层总电子含量(TEC,Total Electron Cotent)和电子密度廓线(EDP,Electron Density Profile)等电离层参数．与垂测仪和雷达等传统地基手段相比,掩星观测具有全球分布、全天候和高垂直分辨率的特点[1],对电离层建模、空间天气与气候研究具有重要价值．

气象、电离层和气候星座观测系统(COSMIC,Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate)是由美国和中国台湾联合实施的掩星任务,由6颗轨道高度800 km、倾角72°的LEO卫星构成,每颗卫星均对GPS卫星进行掩星观测．自2006年发射以来,COSMIC在正常运行期内每日提供的掩星事件次数达到2 000多次[2]．但2013年以后随着卫星的老化,COSMIC掩星事件数量急剧下降．COSMIC数据产品由COSMIC数据分析与存档中心(CDAAC,COSMIC Data Analysis and Archive Center)处理发布．风云3C(FY-3C,Fengyun-3C)是中国独立研制发射的首颗具有GNSS掩星观测能力的LEO卫星,于2013年9月发射,轨道高度为836 km,倾角为98.75°,可对GPS和北斗进行掩星观测[3]．与COSMIC掩星任务相似,FY-3C的轨道高度较高,可实现电离层完整剖面的探测．FY-3C数据产品由中国国家卫星气象中心(NSMC,National Satellite Meteorological Center)提供,目前仅发布了对GPS掩星观测的相关产品．这两个掩星任务的掩星观测设备和数据处理平台不同,电离层产品反演在细节上各有差异．虽然国内外关于COSMIC电离层数据反演的研究相对较丰富[4-6],但关于FY-3C掩……