本實用新型屬于地球大氣探測領(lǐng)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)星編隊和地面測控站聯(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。除此之外，這些地球大氣探測方法只是依靠單一探測體(如探空氣球，氣象衛(wèi)星，激光雷達和LEO衛(wèi)星)來得到探測數(shù)據(jù)，探測范圍以及精度都比較有限。

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)中的不足，提供一種基于GPS信號的LEO衛(wèi)星編隊地球大氣探測系統(tǒng)。

本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于GPS信號的編隊衛(wèi)星地球大氣探測系統(tǒng)，包括GPS衛(wèi)星、LEO衛(wèi)星編隊，以及地面控制站，所述LEO衛(wèi)星編隊包括多個LEO衛(wèi)星，每一個LEO衛(wèi)星均包括有用于接收GPS衛(wèi)星位置信號的第一GPS接收機，所述地面控制站包括有用于接收GPS衛(wèi)星位置信號的第二GPS接收機，所述的第一和第二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。

每一個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，提高大氣探測精度，采用LEO系統(tǒng)，軌道高度低，使得傳輸延時短，路徑損耗小，多個衛(wèi)星組成的星座可以實現(xiàn)真正的全球覆蓋，頻率復用更有效；傳輸衰耗小，重量輕且功耗小。

本系統(tǒng)可以在探測地球大氣時，利用地面接收站和LEO衛(wèi)星編隊中所有衛(wèi)星接收到的多個GPS信號的對比完成對大氣的探測，多個探測信號可以提高探測準確性，擴大探測范圍，并且不受外界環(huán)境制約。

地面站接收機安裝在地面不同位置，GPS衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星編隊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(shè)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)星編隊；3.地面控制站。

【具體實施方式】

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

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)星編隊2相對與地面站3的位置。LEO衛(wèi)星編隊2的所有第一GPS接收機接收到的來自GPS衛(wèi)星1的信號為[S11、S12、…、S1n]，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[S11、S12、…、S1n]轉(zhuǎn)發(fā)至地面站3的數(shù)據(jù)處理中心。當?shù)孛嬲?位于不同位置時，以及GPS衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星編隊相對與地面站位于不同位置時，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[S11、S12、…、S1n]和S2之后，通過比較信號[S11、S12、…、S1n]和信號S2，得到地球大氣參數(shù)。