完整后牛顿近似下原时与坐标时的转换

IAU2000通过了新的时空参考系和时间尺度决议,建议时空坐标理论必须在完整的后牛顿近似下来考虑.基于IAU2000决议,文中研究了在完整后牛顿近似下相对论参考系的基本概念、太阳系质心天球参考系(BCRS)和地球质心天球参考系(GCRS)的定义及其转换公式;推导了原时与坐标时之间的理论关系和严格转换公式.得到的理论公式可为进一步确定或定义相对论框架下的其它时间尺度(例如地球时和太阳系动力学时)提供了严格的理论基础和依据.     

广义相对论框架中有关时间的定义与应用

在完整后牛顿近似下的太阳系质心参考系和地球质心参考系的定义及其转换关系的基础上，研究了在广义相对论框架下各种时间系统(太阳系质心坐标时、地球质心坐标时、太阳系动力学时和地球时)的定义、以及它们的具体实现和相互之间的转换关系，为空间大地测量学的研究提供了明确的时间概念和理论依据。     

广义相对论框架中有关时间的定义与应用

在完整后牛顿近似下的太阳系质心参考系和地球质心参考系的定义及其转换关系的基础上,研究了在广义相对论框架下各种时间系统(太阳系质心坐标时、地球质心坐标时、太阳系动力学时和地球时)的定义、以及它们的具体实现和相互之间的转换关系,为空间大地测量学的研究提供了明确的时间概念和理论依据.     

基于IERS 2003规范的坐标系转换实现及其方案应用

主要介绍了IERS2003规范中国际地球参考系(ITRS)到地球质心天球参考系(GCRS)的转换过程,以及与IAU2000决议一致的常规转换公式,并详细分析了以IERS计算程序为工具、“基于CEO”[注]和“基于春分点”的ITRS向GCRS转换的两种等价方案和相应的三种应用方法,最后对新坐标系转换模型的应用进行了探讨。     

天球参考系与地球参考系之间的坐标转换研究进展

天球参考系(CRS)与地球参考系(TRS)之间的坐标转换是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域,也是高精度的军事测绘保障和空间大地测量技术实现的理论基础。基于IAU2000的有关决议,重新研究了CRS和TRS之间转换的有关问题,主要内容包括:天球历书极(CEP)目前存在的问题和天球中间极(CIP)的引入;非旋转原点(NRO)、天球历书原点(CEO)和地球历书原点(TEO)的基本概念;基于春分点和NRO的坐标转换模型以及其中的有关参数的确定。本文完整地综述了CRS和TRS之间转换的理论,也指出了其中存在的问题和有待改进的地方。     

人造地球卫星VLBI观测的相对论时延模型

理论研究表明，VLBI观测技术将为空间目标的监测提供一种先进的、有效的技术手段，能够对高空和深空目标进行全天时、全天候的高精度监测定位。以太阳系质心参考系和非旋转地球质心参考系的坐标转换关系为基础，推导了人造地球卫星地面VLBI观测的相对论时间延迟模型，给出了一个通用的解析表达式式(14)，这一公式严格解析又无误差，建议采用本公式。同时详细地讨论了公式的适用范围和各种舍掉项的量级估计，并详细给出了时间延迟理论模型的计算步骤。     

相对论框架中的VLBI观测模型

本文以太阳系质心参考系为基础推导了VLBI时延和引力延迟的后牛顿表达式;讨论了各天体对VLBI时延的影响量级及其作用范围;并根据地心参考系与太阳系质心参考系的坐标转换关系,给出了地心参考系中的VLBI观测模型。建议采用(25)式和(16)式作为VLBI时延和引力延迟改正的计算公式。     

地球动力学中的相对论效应

当前,大地测量在量测和模型两方面都已达到这样一种精度,即地球大小、形状和重力场随时间的变动,在地球动力学中基本上都必须加以考虑。因此,在描述一个地面参照系的点位和重力场函数时,应同时描述它的随时间的变动。为此,在模型中必须顾及到相对论效应。现代万有引力理论,如爱因斯坦的广义相对论,在太阳系中可表达为参数化的后—牛顿(PPN)(Parametrized Post-newtonian)公式。在地球动力学中的相对论模型就应对质点运动这样一类基本问题给出一个令人满意的解答。相对论效应也存在于地面参考系和重力场的定义之中。它们也广泛出现在地面测量(重力测量、惯性技术)和空间测量(激光测卫、激光测月、VLBI、卫星无线电电子跟踪……)之中。     

定位导航中常用时间系统的转换及教学研究

介绍了空间定位与导航中常用的几种时间系统及其分类和转换原理.实现了UTC与地球自转无关的时间系统和与地球相关的时间系统间转换,计算了不同IAU岁差章动模型下UTC与4种恒星时的转换.结果表明,UTC相对TAI跳秒并不是按时间均匀分布的,从TAI-UTC的结果可以证明,地球自转有不断变慢的趋势,相对论框架下的时间系统TT、TCG、TDB之间的差异较小,TCB与它们的差异较大.相对论框架下的时间系统与TAI之间的差值目前在1分钟以内,IAU2000和IAU2006模型计算恒星时的结果差异在10-8rad,而IAU94模型的结果与它们之间的差异较大有10-6rad.软件成果及计算过程对相关理论课程和实验教学提供了必要的参考.     

脉冲星导航的相对论定位法(Ⅱ):4维时空的观测方程

现行X射线脉冲星导航方法中存在两种固有误差,源于推算太阳系质心在当前时刻接收脉冲的相位以及将航天器固有时转换成太阳系质心坐标时。针对这一情况,文章根据相对论定位系统的基本思想和后牛顿引力理论,导出了X射线脉冲星导航的4维观测方程。相对于现行的3维观测方程,新方法只需根据航天器测量脉冲轮廓的相位即可完成航天器定位,不必考虑太阳系质心处的光子到达时间因而不必推算该处观测者在当前时刻的脉冲轮廓相位;也不必进行航天器固有时与质心坐标时的转换因而不必预先估计航天器的运动状态。新方法简单易行,能够有效地减小测量误差,建议在X射线脉冲星导航中取代现行观测方程。     

A note on Earth's rotation angular velocity in the general-relativity framework

 The value of the Earth's rotational angular velocity determined from observations is given in the GCRS (geocentric celestial reference system) defined by Resolution B1 of the 2000 IAU General Assembly. The same quantity derived from dynamical theories of the Earth's rotation, such as SMART97, is referred to the␣DGRSC (dynamically non-rotating ecliptical reference system). The relativistic theory of reference systems (RSs) enables unambiguous general-relativity relations between these quantities to be derived. Received: 9 November 2000 / Accepted: 9 July 2001     

地心坐标反解大地坐标的非线性方程组牛顿迭代法分析

目前的一些地心坐标向大地坐标的转换模型在计算速度,稳定性或精度方面存在一定的局限性。本文探讨了非线性方程组数值迭代的求解方法及其在MATLAB 7.0中的编程实现,并将结果与基于一元三次方程求解的严密方法做了比较分析,结果证明该方法是可以在实际中参考应用的。     

太阳系质心参考系与地心参考系中的激光测距问题

给出了太阳系质心参考系（BRS）和地心参考系（GRS）中的相对论激光测距理论模型,并且利用现有的坐标变换关系证明两种模型在毫米级的精度上是完全等价的。最后指出,由IERS推荐的坐标变换公式与激光测距模型之间存在不自洽性,这种不自恰性对激光测月（LLR）的影响可达约10cm。     

IAU2000决议对卫星轨道的影响

研究了IAU2000对GPS卫星轨道确定的影响。以2006年DOY186的GPS数据为例,分析了GPS卫星在IAU2000决议模型以及原有模型下,惯性参考系统以及地固坐标系中轨道的差别。结果显示,采用不同模型,卫星轨道在惯性参考系中的差值存在周期性,其中X、Z方向的幅度达到了2.5 m,Y方向的幅度约为1 m;在地固系中,轨道差别也存在周期,幅度约为4 mm。并对卫星轨道的差值进行了统计,得出了在惯性系下,不同模型引起轨道差值的3D RMS为m级。     

全国天文大地网与空间大地网联合平差

天文大地网与空间大地网联合平差,对于检核、控制与加强天文大地网以及建立与扩展地心坐标系,都具有重要意义,全国天文大地网与全国ＧＰＳ大地网联合平差（Ｉ期）于１９９８年初完成,本文报告平差采用的原则和模型,并提出平差结果,通过联合平差,消除了天文大地网尺度的系统偏差,减弱了它的局部变形,改善了它的整体精度,更重要的是建立了由近５万个大地点坐标体现的地心参考系,其地心坐标的水平分量精度好于０．５ｍ。     

我国常用地心坐标系的现状与发展

针对我国常用地心坐标系CGCS2000、北斗坐标系(BDCS)和WGS-84坐标系的现状,对三种坐标系之前的联系与区别进行了辨析,指出了各自存在的问题与局限性,并参考国外经验,对我国的CGCS2000坐标系和BDCS坐标系的进一步发展提出了建议.?CTRF2000建立至今已超过20年,不具备现势性,更适用于要求统一性和...     

常用纬度差异极值符号表达式

对测量和地图学中六种常用纬度进行全面系统的比较,借助计算机代数系统推导出常用纬度间的差异极值点及对应差异极值的符号表达式,并将其表示为关于偏心率的幂级数形式;以CGCS2000椭球为例,将各纬度间的差异明确到数值上。结果表明,辅助纬度与大地纬度的差异极值点均在右侧;地心纬度与大地纬度差异极值最大,归化纬度与大地纬度差异极值最小。这些研究结果可为大地测量及地图投影提供理论依据。     

3种格网改正数法实现DGN图形无缝坐标转换

2000国家大地坐标系启用后,城市原有的测绘成果需完成向2000国家大地坐标系的转换。针对DGN格式的图形文件开发了一套转换软件;采用格网改正法,结合武汉市系列比例尺DGN图形数据转换试验,分析比较了3种格网改正数方法的转换精度;总结了各种比例尺适宜的转换方法,对各地参心坐标系成果向CGCS2000的坐标系统转换具有一定的借鉴作用。     

全张量重力梯度数据的谱表示方法

在文献「１」的基础上,进一步研究全张量重力梯度数据的全局和局部分量的广义球谐谱表示和轨道根数据表示,并给出了广义球谐函数与球谐函数这间的关系,从理论上得到了全张量重力梯度数据的描述方法和由全张量重力梯度网格数据恢复全球重力位谱系数的基本公式,本文对全张量重力梯度数据的谱表示和谱分析所做的工作,对由重力梯度张量的部分分量恢复全球重力位普系数有一定的参考价值。