GNSS无线电掩星（RO）技术是目前获取全球尺度高垂直分辨率大气参数的主流手段,然而,在对低层大气进行观测时,由于其结构复杂多变且水汽含量较大,使得信号易中断、信噪比降低。针对这些问题,第二代气象、电离层和气候星座观测系统（COSMIC-2）提升了软硬件性能,以期提高低层大气观测能力。为了验证COSMIC-2反演中性大气参数与边界层探测的能力,本文利用其观测数据反演了包括大气温度、比湿参数以及大气边界层高度（ABLH）。并利用风云三号D星（FY-3D）掩星数据进行全球中性大气参数反演,全面评估反演参数的质量。此外,本文也基于COSMIC数据对全球电子密度（ED）、总电子含量（TEC）和电离层特征参量进行了反演与评估。具体工作内容如下:（1）基于COSMIC-2和FY-3D观测数据反演中性大气参数和探测极端天气。基于无线电掩星处理软件包（ROPP）,联合RO电离层参数反演程序开发了 GNSS-RO反演软件,利用2019年10月以及2020年1、4、7月份COSMIC-2和FY-3D掩星任务的观测数据反演了中性大气参数,并使用相应官方产品和无线电探空数据进行质量分析。结果表明:COSMIC-2大气温度、比湿参数精度表现良好,官方产品评估结果优于探空数据的评估结果,且优于FY-3D的精度。此外,本文利用上述两个掩星任务以及METOP大气参数对河南暴雨、台风“烟花”进行了初步探测研究,结果显示掩星数据能够表征暴雨和台风事件的变化趋势。（2）基于COSMIC观测数据反演电离层参数研究。使用COSMIC 2009年掩星数据反演ED以及TEC,选择UCAR产品、全球电离层图（GIM）和垂测仪数据作为参考数据对反演结果进行精度评估。结果表明:ED、TEC均表现出了较高的精度,电离层特征参量也取得了较好的一致性,F2层峰值电子密度高度（HmF2）受时空匹配的影响较大,与参考数据符合程度相对较低。（3）基于COSMIC-2探测ABLH研究。使用COSMIC-22019年10月至2020年9月折射率数据探测ABLH,并利用UCAR产品和无线电探空数据对探测结果精度分析。结果表明:COSMIC-2的ABLH探测结果与UCAR产品、无线电探空数据探测结果表现出良好的一致性,且UCAR产品评估结果优于探空数据。此外,对探测所得的ABLH进行格网化,按照季节尺度分析其变化特征,结果显示,COSMIC-2 ABLH探测结果能够准确表征热带及亚热带地区ABLH的时空变化。