本實用新型屬于地球大氣探測領域，具體涉及一種利用全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)(Global Positioning System,GPS)衛(wèi)星，(Low Earth Orbit)LEO衛(wèi)星和地面測控站聯(lián)合探測地球大氣的探測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，公知的地球大氣探測手段主要有氣象衛(wèi)星(“FY-3A氣象衛(wèi)星紅外分光計透射率計算及大氣參數(shù)模擬反演試驗[D].中國氣象科學研究院,2004.”)、激光雷達(“激光雷達在氣象和大氣環(huán)境監(jiān)測中的應用[J].氣象與環(huán)境學報,2009,25(05):48-56.”)、探空氣球(“探空氣球測量大氣[J].物理教師,1991(Z1).”)，此外還可利用GPS/LEO無線電掩星技術(shù)對地球大氣進行探測(“GPS/LEO無線電掩星全息反演技術(shù)[D].上海大學,2012.”)。探空氣球攜帶探空儀對大氣進行探測，但是探空儀受到環(huán)境的干擾比較大，在高空低溫、高溫惡劣環(huán)境下各類傳感器可能會失效，增大探測難度。氣象衛(wèi)星、激光雷達以及掩星技術(shù)也存在一定的缺陷，它們只是利用單一的信號反演得到大氣的參數(shù)，不可避免的造成探測誤差

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中地球大氣探測系統(tǒng)傳感器失效及單一信號反演的不足，提供一種基于GPS信號的地球大氣探測系統(tǒng)。

本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于GPS信號的地球大氣探測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：GPS衛(wèi)星、LEO衛(wèi)星，以及地面控制站，所述LEO衛(wèi)星和地面控制站分別包括用于接收GPS衛(wèi)星位置信號的第一和第二GPS接收機，該第一和第二GPS接收機的輸出端與地面控制站的數(shù)據(jù)處理單元相連。

所述的第一GPS接收機的輸出端通過通信系統(tǒng)與地面控制站的數(shù)據(jù)處理單元相連，所述第二GPS接收機直接與地面控制站的數(shù)據(jù)處理單元相連。

所述LEO衛(wèi)星進一步包括有動力模塊、供電模塊和導航控制模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型至少具有以下有益效果：

本系統(tǒng)克服現(xiàn)有的地球大氣探測系統(tǒng)傳感器失效和單一信號反演以及使用單一探測體進行探測的不足，采用地面站與LEO衛(wèi)星同時接收來自GPS衛(wèi)星的無線電信號，以此得到地球大氣的參數(shù)，提高大氣探測精度，采用LEO衛(wèi)星，軌道高度低，使得傳輸延時短，路徑損耗小，傳輸衰耗小，重量輕且功耗小。

地面站接收機安裝在地面不同位置，GPS衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星在不同時刻相對于地面站的位置也不同，可以得到不同時刻、不同位置的地球大氣參數(shù)，用以對探測數(shù)據(jù)進行補充和完善，采用分布式數(shù)據(jù)處理可以快速訪問、多用戶使用；系統(tǒng)設計靈活。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

【附圖說明】

圖1為本實用新型的系統(tǒng)組成示意圖；

圖2為大氣探測過程示意圖；

圖3為數(shù)據(jù)處理原理框圖。

其中：1.GPS衛(wèi)星，2.LEO衛(wèi)星，3.地面站。

【具體實施方式】

本實用新型提供了一種基于GPS信號的地球大氣探測系統(tǒng)，在本探測系統(tǒng)中，地面站與LEO衛(wèi)星同時接收來自GPS衛(wèi)星的無線電信號，通過數(shù)據(jù)處理中心將這這些無線電信號進行對比，得到地球大氣的參數(shù)。

請參閱圖1至3所示，本實用新型公開了一種基于GPS信號的地球大氣探測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：用于發(fā)送含有衛(wèi)星位置信息的GPS衛(wèi)星；用于對地球大氣進行探測的LEO衛(wèi)星；用于接收LEO衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星信號完成GPS衛(wèi)星時間同步及大氣探測的地面站；和用于接收地面站信息并進行傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)；其中，所述GPS衛(wèi)星分別與LEO衛(wèi)星和地面站連接，所述地面站連接至所述通信系統(tǒng)；所述地面站包括地面GPS接收機和數(shù)據(jù)處理中心，所述地面GPS接收機用于完成GPS信號接收和GPS衛(wèi)星時間同步，所述數(shù)據(jù)處理中心用于接收地面站的所有GPS信號，并對所述信號進行對比分析得到大氣參數(shù)。

在圖1中，本實用新型所設計的大氣探測系統(tǒng)有四部分構(gòu)成，即GPS衛(wèi)星、LEO衛(wèi)星、地面控制站和通信系統(tǒng)。其中，LEO衛(wèi)星主要由動力模塊、供電模塊、導航控制模塊和第一GPS接收機構(gòu)成；地面控制站主要由第二GPS接收機和數(shù)據(jù)處理中心構(gòu)成。

所述LEO衛(wèi)星上搭載有第一GPS接收機，完成GPS衛(wèi)星時間同步，GPS信號接收以及衛(wèi)星定位的功能。地面控制站安裝有第二GPS接收機，完成GPS衛(wèi)星時間同步，GPS信號接收的功能。LEO衛(wèi)星及地面控制站接收到的GPS信號都傳送給數(shù)據(jù)處理中心，由數(shù)據(jù)處理中心協(xié)調(diào)收集這兩個信號，并對兩者進行對比分析得到大氣參數(shù)，完成對大氣的探測。

在圖2所示實施示例中，首先根據(jù)GPS衛(wèi)星星歷，以及LEO衛(wèi)星的第一GPS接收機計算出GPS衛(wèi)星1和LEO衛(wèi)星2相對與地面控制站3的位置。LEO衛(wèi)星2的第一GPS接收機接收到的來自GPS衛(wèi)星1的信號為S1，地面控制站的第二GPS接收機接收到的來自GPS衛(wèi)星1的信號為S2，并將S2存儲至數(shù)據(jù)處理中心。LEO衛(wèi)星2通過通信系統(tǒng)將信號S1轉(zhuǎn)發(fā)至地面控制站3的數(shù)據(jù)處理中心。當?shù)孛婵刂普?位于不同位置時，以及GPS衛(wèi)星1和LEO衛(wèi)星2相對與地面站3位于不同位置時，可以得到不同時刻不同位置的地球大氣參數(shù)。

在圖3所示數(shù)據(jù)處理原理框圖中，數(shù)據(jù)處理中心獲得信號S1和S2之后，通過比較信號S1和信號S2，得到地球大氣參數(shù)。

以上內(nèi)容僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書的保護范圍之內(nèi)。