Документ описывает систему дистанционного мониторинга атмосферы с использованием технологий ГЛОНАСС и GPS, акцентируя внимание на параметрах и характеристиках космических спутников, а также методах определения задержки радиосигналов в тропосфере и ионосфере. Подчёркивается, что данные о водяном паре, полученные с помощью этой системы, могут значительно повысить качество и точность метеорологических прогнозов. Работа была выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом университете при поддержке гранта.

1. Российский государственный гидрометеорологический университет Система дистанционного ГЛОНАСС/GPS-мониторинга атмосферы Первый конкурс ИТ-проектов, РГГМУ, Санкт-Петербург, 27 октября 2009 г. Чукин В.В., Вахнин А.В.

2. Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) ГЛОНАСС GPS

3. Параметры космического комплекса систем ГЛОНАСС и GPS GPS ГЛОНАСС L1: 1575.42 L2: 1227.60 L1: 1602+ k · 0.5625 L2: 1246+ k · 0.4375 Частоты используемых радиосигналов, МГц 11 ч 57 мин 11 ч 16 мин Период обращения 55 .0 64.8 Наклонение орбиты, град. 20 145 19 100 Высота орбиты, км круговая круговая Тип орбиты 5-6 8 Число спутников в плоскости 6 3 Число орбитальных плоскостей 30 19 Число спутников ГНСС Параметр

4. КА системы ГЛОНАСС и GPS КА «Block IIR -M » КА «Глонасс-М» 1136 Вт Мощность батарей 2032 кг Масса 10 лет Срок службы Значение Параметр 1400 Вт Мощность батарей 1415 кг Масса 7 лет Срок службы Значение Параметр

5. Орбитальная группировка КА ГЛОНАСС и GPS

6. Задержка радиосигнала в тропосфере Дополнительная задержка радиосигнала, связанная с прохождением через тропосферный слой определяется выражением:

7. Зависимость тропосферной задержки радиосигнала от высоты спутника над горизонтом

8. Определение интегрального содержания водяного пара в атмосфере На основе результатов измерения задержки радиосигнала во влажном воздухе возможно определение содержания водяного пара в атмосфере по расчетной формуле:

9. Определение влажной части задержки радиосигнала в тропосфере Для определения задержки радиосигнала, связанной с наличием в атмосфере молекул водяного пара, необходима информация об истинном расстоянии от приемника до передающей антенны спутника, данные измерений дальности до спутника, значение ионосферной задержки и гидростатической части задержки радиосигнала в тропосфере:

10. Дальность до навигационного спутника При известном положении стационарного навигационного приемника (базовой станции) и рассчитанном положении спутника в пространстве возможно определение геометрической дальности до спутника:

11. Инерциальная геоцентрическая и гринвичская геоцентрическая системы координат WGS-84 ПЗ-90.02 Инерциальная геоцентрическая система

12. Ошибки вычисления положения навигационных спутников ГЛОНАСС

13. Задержка радиосигнала в ионосфере При использовании двухчастотного навигационного приемника ионосферная задержка радиосигнала рассчитывается следующим образом: В случае одночастотных измерений: TEC из http://sol.spacenvironment.net/~ionops/current_files/current_TEC_data.txt R = 6 371 221 м z max = 432 500 м

14. Гидростатическая часть задержки радиосигнала в тропосфере Гидростатическая часть задержки может быть определена по формуле, использующей модель Саастамойнена и отображающую функцию Ифадиса:

15. Точность определения интегрального содержания водяного пара в атмосфере (Санкт-Петербург, январь-май 2009 г.)

16. Заключение Система ГЛОНАСС позволяет определять содержание водяного пара в атмосфере с приемлемой точностью; Получение информации о содержании водяного пара в атмосфере одновременно с помощью систем ГЛОНАСС и GPS позволит увеличить качество и оперативность метеорологического обеспечения; Использование оперативной информации о содержании водяного пара в атмосфере в численных моделях прогноза погоды позволит улучшить детализацию данных и точность региональных краткосрочных прогнозов погоды .

17. Спасибо за внимание! Российский государственный гидрометеорологический университет Кафедра экспериментальной физики атмосферы Чукин Владимир Владимирович, Вахнин Антон Вячеславович E-mail: [email_address] Сайт проекта: http://gnss-meteo.ru Работа выполнена при поддержке гранта ГК №П - 1549 Российский государственный гидрометеорологический университет