蔡其发 王业桂 张斌 李娟 兰伟仁 王广杰

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1 引言

GPS（global positioning system）无线电掩星技术（GPS Radio Occulation, GPS RO）利用GPS卫星和地球低轨卫星与地球的相对运动造成的掩星过程中特定波长的无线电波穿透大气而引起的无线电信号折射，利用在此过程中无线电波产生的相位延迟和相应的振幅差异，从中获得不同高度的路径差异及频率等信息，通过这些信息，利用相应的大气学原理，可以反演出电离层电子密度信息、中性层大气温度、压力、湿度等参数廓线（朱孟斌,2012）。GPS RO 探测技术具有高精度、高垂直分辨率、受气溶胶和云及降水的影响小、无需定标、全球均匀覆盖、成本低廉等优点（Anthes et al.,2000），在常规观测资料匮乏的海洋、高原和荒漠等地区，具有很强的实用价值。

因为GPS RO 探测具有的优势，许多国家和地区先后实施了GPS 掩星测量计划，1995 年4 月UCAR（University Corporation for Atmospheric Research）主持的GPS/Meteorology 项目，成功发射了携带全球定位系统接收机的低轨实验卫星MicroLab1，揭开了GPS 无线电掩星技术探测地区大气试验计划的序幕。随后，德国、阿根廷等分别于2000 年成功实施了CHAMP（Challenging Minisatellite Payload）和SAC-C（Satellite de Applicacions Cientificas-C）计划。GPS/Meteorology、CHAMP 和SAC-C 均只有一个GPS 掩星资料接收器，每天虽然可以获取一定数量的掩星廓线，但这些GPS 掩星探测的密度不高，制约了GPS 掩星探测的业务化应用（马再忠等,2011）。2006 年中国台湾和美国合作的掩星探测项目COSMIC（ Constellation Observing System for Meteorology，Ionosphere，and Climate）发射成功，COSMIC 由6 个GPS 掩星资料接收器组成，每天可以获取更多数量的掩星廓线，大大增加了掩星探测密度和业务化应用的潜力。

GPS RO 探测技术作为一种很有前景的大气探测手段，能够提供丰富的高时空分辨率探测资料，在数值天气预报中得到了广泛的应用。……