宽范围数字化精密频率测量系统的研制

由于奈奎斯特采样定律的限制,传统的数字化精密频率测量设备难以对频率较高的信号进行高精度的精密频率测量.作者研制了一种宽范围数字化精密频率测量系统,能够通过基于频谱分析的粗测过程和基于欠采样的精测过程,克服奈奎斯特定律的限制.实验表明,该宽范围数字化精密频率测量系统对于10 MHz信号的测量(相对)频率偏差为1.13×10-11,测量稳定度达到1×10-12量级.     

光纤阵列太阳光学望远镜偏振分析器设计

给出了满足光纤阵列太阳光学望远镜(FASOT,Fibre Arrayed Solar Optical Telescope)观测目标的偏振分析器的理论设计.它具有以下特点:(1)具备偏振光学开关功能,使得高偏振测量成为可能;(2)在750nm宽度范围内,对各Stokes偏振参量都具有50%以上的理论偏振测量效率,且总的偏振测量效率高于86.6%.使得观测者在如此宽波长范围内可对多条磁敏谱线同时进行偏振测量;(3)根据所选光球和色球线侧重于对线偏振或圆偏振的测量;(4)对偏振元件的制作工艺以及安装误差等具有相当好的容忍度.以上特性使该偏振分析器成为高性能的偏振测量设备.     

多通道比相仪TSCMMS测量性能分析

为了研究美国Symmetricom公司的多通道比相仪TSC MMS(multi-channel measurement system)(它是一种基于双混频时差测量原理的相位测量设备)的测量性能以及进一步探索改进其测量性能的方法,搭建了TSC MMS设备的性能测试平台,测量了TSC MMS的本底噪声。本底噪声的测量结果与该设备制造商发布的2.5×10-13(10 MHz)处于同一水平。另外,对影响测量结果的具体原因进行了分析。     

第二个天体测量卫星(Gaia)项目的进展

简述了第二个天体测量卫星Gaia(将于2013年3月发射)项目的科学意义,并给出了该项目的组织工作和最近的进展.描述了Gala观测资料处理的基本原理,以及与依巴谷观测资料处理的不同点.介绍了Gaia参考架构建的考虑,以及为了构建微角秒量级的参考架,应在自行中加入系统差改正,如长期光行差、引力波效应、宇宙膨胀各向异性的影响,弱的微引力透镜和微引力透镜噪声效应等.介绍了Gaia光学参考架与射电参考架ICRFL2之间建立联系过程中,选择河外射电源的准则,其中包括源的核漂移和光学长期变化监测等.最后,提出了我国现有设备参与支持Gaia的地基观测,以及正在研制的65 m射电天线在射电天体测量方面可以开展的若干课题.     

射电天文测量微波天线增益的测量技术

本文介绍了用四种定标基准ΔＴｃ＝（Ｔ０－ＴＬ），（ＴＨ－Ｔ０），（Ｔ０－ＴＡＮｚ）和（Ｔ０－ＴＨＮｚ），并用射电源作为校准测量微波天线增益的基本原理和方法。并对四种不同类型的天线增益进行了测量，测量结果表明，以ΔＴｃ＝（Ｔ０－ＴＨＮｚ）和总功率辐射计所组成的测量系统可实施增益的高精度测量。测量设备可以和接收系统兼容，不需专用测量设备，因此该技术可在工程中广泛使用。     

利用星敏感器的卫星及星座自主定轨方法研究与应用

卫星自主定轨是卫星自主导航中的关键技术,其概念是指卫星在不借助地面站系统测控情况下直接在星上实现轨道参数的自主确定,实时确定卫星飞行的位置和速度.国际上已提出了诸如利用星敏感器测量、地球磁强计测量、利用掩星时刻测量以及近年来非常热门的利用X-ray脉冲星信号相位测量等多种算法来实现卫星自主导航.其中利用星敏感器测量的自主导航方法具有成本低、研制周期短、可观测条件强以及观测设备技术成熟等优点,其可行性和经济效益比较突出,是一种非常值得采用的自主导航方法.国内外对星敏感器自主导航的研究,基本还是原理方法的论述以及简单仿真验证研究.本论文对卫星利用星敏感器的自主导航算法进行了研究,通过建立逼真的卫星运行平台,充分考     

利用地面深空激光测距检验相对论的引力时延

讨论了广义相对论的引力时延.根据Mini-ASTROD空间计划方案,利用地面深空激光测距来检验引力时延,给出了测量值与理论值直接比对的方案,并拟合出空间曲率参数γ的值.文中采用非同步的激光应答器、皮秒事件记数器等设备,可以提高测量的精度和稳定性.在地面站和行星探测器之间直接进行激光测距,不仅可以验证广义相对论的引力时延,而且还可以使γ的精度提高至少1～2个量级.这对于宇宙学和引力理论具有十分重要的意义.     

云南天文台卫星激光测距中的测时仪器

详细论述了时间间隔计数器和事件计时器的工作原理,并阐述了云南天文台卫星激光测距系统中现有测时设备的性能,以及进行了信号周期测量实验.结果表明:测量信号边沿较好时,事件计时器OTL100P的标准偏差优于时间间隔计数器SR620.OTL100P具有直接测量事件发生时刻的特点和高测量精度的优势,能满足云南天文台将来多脉冲激光测卫、测月对测时系统的要求.     

大口径射电望远镜电磁兼容评估技术研究

电磁兼容性是设备或系统的重要性能指标, 也是保障系统的工作效能和提高系统可靠性的重要因素. 大口径射电望远镜运行阶段, 台址周围无线电业务及内部潜在的电磁干扰会降低观测系统灵敏度、影响天文观测的质量. 本论文针对拟建的新疆110 m全向可动射电望远镜(Qi Tai raido Telescope, QTT)开展了系统电磁兼容评估技术及控制方法研究, 具有重要的工程应用价值. 首先, 依据现有电波环境测量方法的不足, 深入分析了仪器设备的关键参数配置方法及测量时间计算方法, 采用Y因子法校准测量数据, 提出一种准实时电波环境测量方法. 面向高重复性宽带频谱, 分析了宽带频谱信号和噪声特征, 结合标准差理论, 提出一种基于邻值比较的信噪分离方法, 并采用邻值统计方法优化关键参数, 提高信噪分离精度. 针对QTT台址, 开发了自动化电波环境监测系统, 该系统6 GHz以下频段系统增益大于40 dB, 系统噪声系数小于2 dB, 测量不确定度小于1.49 dB, 具有极高的系统灵敏度和测量精度; 分析了频谱监测数据流, 设计了基于HDF5 (Hierarchical Data Format version 5)的数据存储格式, 开发了自动化电波环境测量和监控软件及数据处理软件. 依据QTT台址长期监测数据, 评估分析了台址电磁环境、主要干扰源特征及其影响. 其次, 提出大口径射电望远镜馈源口面干扰电平限值量化方法, 建立了基于台址地形的电波传播模型, 分析了现有电波传播模型的优缺点及适应性, 结合QTT台址实际地形及地质特征, 采用Longley-Rice和Two-Ray电波传播模型, 预测分析了QTT台址潜在干扰区域电磁干扰达到射电望远镜的电波路径衰减, 结合大口径射电望远镜天线增益量化方法, 提出设备所在位置干扰电平限值量化方法, 运用该方法对QTT台址潜在干扰区域的干扰电平限值进行量化. 依据设备所在位置干扰电平限值, 调研分析了国内外军用、民用电磁兼容测量标准, 结合电磁干扰对射电天文观测的影响, 提出一种大口径射电望远镜电磁兼容控制方法, 解决了现有电波暗室测量系统无法直接测量评估电子设备电磁兼容的问题, 该电磁兼容控制方法计划应用于QTT建设及运行阶段, 确保系统拥有良好的电磁兼容性. 最后, 依据QTT台址潜在干扰区域干扰电平限值, 结合典型电子设备电磁辐射频谱, 分析了QTT电磁兼容设计需求, 提出电磁兼容设计初步方案. 另外, 针对台址建筑设施内的中低电磁辐射干扰源, 提出一种低成本建筑屏蔽方法, 应用于QTT台址现有建筑.     

云南天文台1.2米望远镜测光性能研究

利用云南天文台1.2m望远镜多色测光系统,选取一批Landoh标准星,利用较差测量的方法对该系统进行了大气消光系数和仪器转换系数的测定,分析了这套新的测光系统的性能.计算结果表明本系统与Johnson标准测光系统非常接近.同时也对该系统的测光精度进行了测定,在标准测光夜下测量亮于13.5等的星时,其V波段测光精度可达到0.041星等.     

GPS载波相位在频率测量中的应用

讨论了载波相位测量在频率对比测量中的应用方法与可能遇到的问题,以及该方法所能达到的测频精度。     

单频GPS周跳检测与估计算法

提出一种单频GSP载波相位中的野值，周跳俭测与模糊度估计算法，采用三阶多项式的卡尔曼滤波检测野值与周跳，而用一种最佳小波估计模糊度，该算法适用于采样间隔为1秒的载波相位测量，用1995．6．22Topex星载GPS数据计算的结果表明，它有限高的效率，可以准确估计信号中断几秒内的模糊度。     

An algorithm for detecting and estimating cycle slips in single-frequency GPS

An algorithm for detecting outliers and cycle slips in single-frequency GPS using a 3rd order polynomial model of the Kalman filter and for estimating the ambiguity by using optimal wavelet is presented in this paper. It is applicable to the carrier phase measurement with sample rate of one per second. The results of calculation with the GPS data aboard satellite Topex on 1995 June 22 show that the algorithm is so efficient that it can accurately estimate the ambiguity even for signals interrupted by a few seconds.     

GPS定位中的误差分析

介绍了GPS的空间部分、地面控制部分和用户部分的发展状况及其作用。并对GPS定位的基本原理做了阐述。GPS定位误差由几何精度因子和站星距离的测量误差决定,站星距离的测量误差由3大类误差因素决定,它们是与GPS卫星有关的误差、与GPS卫星信号传播有关的误差、与GPS信号接收设备有关的误差。对上述重要误差进行了系统全面的分析,并提出了具体的误差修正模型及各种减小或消除误差的方法。     

B码设备中的GPS时间信号接口

ＰＯ９７型ＧＰＳ／Ｂ码解调器把ＧＰＳ技术融入Ｂ码设备中,用于自动定时定位和精密时间同步。该设备的ＧＰＳ时码接口解出ＧＰＳ时间信号,并同步所有的时标信号和时间码信号。主要介绍了该接口的硬件和软件的实现过程。     

利用非差资料的精密点定位方案

单站精密定位 (PrecisePointPositioning ,以下简称PPP)是在同时固定GPS精密星历和卫星钟的前提下 ,利用载波相位和伪距资料进行单台站的精密点定位 .采用该方法时不同台站之间不存在共同的待估参数 ,即各台站互不相关 ,这一特点大大降低了计算量 .采用美国喷气推进实验室JPL发展的数据处理软件GIPSY处理APSG联测资料 ,计算表明PPP的重复率相当于目前国内普遍采用的双差解算结果 .采用较好保持地面网构型的无基准算法 ,计算表明通过Helmert参考系转换后 ,PPP的解算结果与双差算法的外符精度大致相当 .解算表明 ,采用PPP处理 1 0 0个台站约需 3 .5小时 ,而处理同样的资料采用双差算法则需 1 8～2 0小时 .对于我国即将建成的大科学工程或地震监测的多达 2 0 0 0个接收机的GPS网而言 ,在保持精度前提下的节省计算资源和计算时间的PPP解算方案值得广泛的应用     

Evaluation of LEO based GPS slant TEC using a simulation technique

With the increased number of low Earth orbit (LEO) satellites equipped with Global Positioning System (GPS) receiver, the LEO based GPS slant total electron content (STEC) data play a more important role in ionospheric research due to better global coverage. The accuracy of LEO TEC is hardly evaluated by comparison with the independent TEC measurement simultaneously. We propose an approach based on the simulated data to verify the accuracy of TEC determination. The simulated data (i.e., the pseudorange and carrier phase observations) was generated based on the consideration of the effect of the ionosphere, the so-called differential code bias (DCB) and observational noise. The errors of carrier phase to code leveling process and DCB estimation are analyzed quantitatively. Also, the effect of observational noise, solar activity and LEO orbit altitude on the accuracy of TEC determination will be discussed in detail. The accuracy of TEC determination is relative to solar activity and LEO orbit altitude, the higher LEO orbit and lower F10.7 index, the higher accuracy of TEC determination. It is found by the first time that, with the amplification of the pseudorange noise, the accuracy of leveling process and TEC determination declines almost linearly. With the LEO missions in the near future, it is hoped that the GPS satellite DCBs estimated based on LEO observations would be better than those based on ground-based observations.     

区域GPS网实测电离层变化和卫星硬件延迟的可靠性研究

根据高精度卫星导航定位的实际需要,介绍了利用中国GPS区域网双频相位平滑伪距实测数据,准实时监测区域网电离层电子总含量(TEC)变化和GPS卫星硬件延迟(DCB)的方法和结果.着重研究了区域网独立测定DCB的可靠性,利用中国境内的GPS站点分别构造了3个大小不同的区域网,通过实测DCB和垂直电子总含量(VTEC)与CO...     

BDS-3新频点信号双频精密单点定位精度分析

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System, BDS)已于2020年7月正式建成并开通, 北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上, 增加了B1C、B2a新信号. 为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能, 试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能, 对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析, 并与单卫星系统对比分析. 试验结果表明: BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、\lk North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25cm、0.89cm、1.67cm, BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2在同一水平上, U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点, 较旧频点定位精度提升了34.2%, 新频点收敛时间25.9min比旧频点提升了12.7%; 相较于BDS、GPS单系统, 组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高, BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当, 在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升, 提升了17.2%, 组合系统新频点收敛时间20.1min比旧频点提升了17.6%.     

高精度国际时间比对的进展

在过去的４５ｙｒ中原子频标的性能大约每７ｙｒ提高一个数量级,从国际标准时间和各国高精度守时的需要出发,远距离的高精度时间频率传递比对技术也有与之相适应的很大的发展。ＧＰＳ卫星在近２０ｙｒ中不仅成为导航定位不可缺少的工具,在时间、频率的方面也发挥出巨大威力;近年来多通道“全视接收”技术的发展钎时频传输比对的稳定性有了重大改善;ＧＬＯＮＡＳＳ卫星系统在高精度时间比对方面正在成为ＧＰＳ系统的重要补充手段