1.Система дистанционного зондирования атмосферы при помощи сигналов ГЛОНАСС/GPS

Поиск новых доступных и недорогих средств изучения состояния атмосферы приводит к разработке методов, основанных на достижениях в других технических и научных областях. Одним из подобных методов является метод измерения содержания водяного пара в атмосфере при помощи сигналов глобальных навигационных систем, таких как ГЛОНАСС и GPS. Для получения информации о вертикальном распределении водяного пара, газового состава атмосферы, необходимо решить обратную задачу дистанционного зондирования на основе данных измерений задержек электромагнитных волн в тропосфере.

Задержка определяется как разница между измеренным значением дальности до космического аппарата ГЛОНАСС/GPS и рассчитанным значением дальности, определяемым по известному положению космического аппарата и приемного устройства. Таким образом, для осуществления измерения тропосферной задержки необходимо измерения как минимум трех параметров: дальность до космического аппарата, положение космического аппарата, положение приемного устройства.

Разработка программных средств для реализации метода дистанционного зондирования атмосферы сводится к написанию программ, позволяющих осуществлять прием навигационных сообщений и измерений от ГЛОНАСС/GPS приемника, осуществлять обработку навигационных сообщений, передавать данные по сети и сохранять их на удаленном сервере, производить проверку работоспособности имеющихся алгоритмов.

Полученная точность расчета положения спутников системы ГЛОНАСС является удовлетворительной для целей вычисления физических параметров состояния атмосферы на основе данных измерений задержек распространения навигационного сигнала.

Способами улучшения точности данного алгоритма могут быть:

- использование исходных координат спутников в системе ПЗ-90.02;

- спользование точно вычисленного истинного звездного времени;

- применение более точных методов интегрирования;

- уточнение астрономических формул.

Информация о задержках электромагнитных волн в атмосфере, получаемая на основе данных измерений псевдодальностей до спутников и координат местоположения космических аппаратов используется как в численных моделях, осуществляющих расчет влагозапаса атмосферы, так и в системах усвоения данных, предназначенных для использования в численных моделях прогноза погоды.

Представленная наша разработка, представляет рабочий комплекс, позволяющий отрабатывать задачу дистанционного зондирования атмосферы с требуемой точностью, проводить соответствующие научные исследования. Тем не менее, в различных элементах данной системы имеется большой задел для усовершенствования и увеличения качества получаемых данных, улучшения удобства работы с получаемой информацией для конечного пользователя.

2. Дистанционное зондирование атмосферы радиозатменным методом с целью изучения газового состава атмосферы.

Радиозатменные        исследования атмосферы Земли возможны с помощью двух спутников - спутника-излучателя СВЧ-радиосигналов (G) и спутника-приемника сигналов (L), находящихся на орбитах разной высоты и движущихся с разными скоростями относительно поверхности Земли. При заходе спутника L в зону тени Земли относительно навигационного спутника G перигей Т лучевой траектории G^, перемещаясь вдоль линии Т, проходит через ионосферу и атмосферу.

Приемник на спутнике L регистрирует сигналы на двух частотах, изменения фазы и амплитуды которых содержат информацию о характеристиках околоземного пространства вдоль трассы распространения радиоволн G. При допущении о локальной сферической симметрии околоземной среды эти изменения вызваны, главным образом, влиянием областей ионосферы и атмосферы вблизи точки перигея Т лучевой траектории. Далее по измеренным изменениям фаз и амплитуд и по известным эфемеридам спутников G и L можно рассчитать высотный профиль угла рефракции и затем, с помощью преобразования Абеля, найти высотную зависимость показателя преломления в атмосфере, а также электронной концентрации в ионосфере.

Радиозатменные измерения в итоге дают информацию:

Об атмосфере (вертикальные профили плотности воздуха, давлении, температуре, влажности и др.), ионосфере (вертикальные профили электронной концентрации), и отражениях от земной поверхности.

Применение новых методов обработки и анализа навигационных сигналов, регистрируемых спутниками которые позволят проводить максимально возможный объем обработки сигналов непосредственно на борту спутника и сбрасывать напрямую на наземные станции потребителей уже готовую информацию о физических параметрах нижней атмосферы (на высотах 0...50 км) и ионосферы (на высотах 90...400 км). В частности, возможна передача данных в общепринятых режимах APT и HRPT на многочисленные станции приема информации, применяемые ныне во всем мире для приема с метеорологических спутников.

Данные третьего уровня содержат значения физических параметров среды: вертикальные профили коэффициента преломления, плотности, давления и температуры нижней атмосферы, электронной концентрации в ионосфере, структуру внутренних волн и неоднородностей атмосферы, давление водяных паров, распределение абсолютной и относительной влажности, профили угла рефракции радиоволн и другие величины в интересах конкретных потребителей. Более полный набор физических параметров формируется в Центрах анализа и обработки с привлечением дополнительных наземных данных и, при необходимости, уточненных данных орбит спутников