三种对流层延迟改正模型精度评估

利用36个全球分布的IGS站2003全年GPS实测的对流层天顶延迟数据和气象数据,对目前国内外常用的两个对流层延迟改正模型;Hopfield模型、Saastamoinen模型和最近几年发展起来的EGNOS模型的改正精度和适用范围进行评估,指出Hopfield模型在应用中存在的缺陷,EGNOS模型可用作GNSS实时定位和导航的对流层天顶延迟的改正模型.     

太阳的对流层

本文对经日瓦金改正过的对流能通量公式做了进一步的修改,并根据改正后的公式,重推了费坦瑟计算太阳对流层时所用的一些公式.然后计算了太阳对流层.得到的结果是:对于混合长 l 等于大气等值高度 H 的模型,对流层厚度是3700公里;对于 l =2H 的模型,对流层厚度是8790公里.     

分点和赤道改正的分离摄动项求解法

本文所提出的分离摄动项求解法,是利用小行星在整个轨道上分布的不少于9次的位置测定值,与用该小行星的轨道根数初值计算出的列表位置进行比较,将由太阳系其它天体摄动力对小行星位置、速度的影响进行分离,求解出分点及赤道改正,小行星轨道根数改正,地球轨道根数改正和由摄动力引起的小行星位置和速度改正。这种方法的优点在于:(1)列表位置仅需根据小行星的轨道根数初值计算出,不考虑摄动力的作用,这样可避免小行星运动理论不完善对确定分点和赤道改正的影响;(2)在解算中,可以单独地求出摄动力对小行星运动速度和位置的影响,通过对摄动函数的数值积分,可求得任一时刻的小行星的真位置。     

射电天文及卫星测地中大气折射的改正及其精度

本文综述了电离层、对流层中电波折射引起的射电天文观测及卫星测地中的各种误差及各种改正方法和它们的精度。 对流层影响的主要改正方法是实测大气温度、压力等参数,用数学模型计算。电离层影响的改正目前有三种方法:一是实时测量电离层主要参数——电子总含量的变化,然后用数学模型方法改正。二是采用双频同时观测的手段来消除电离层折射的影响。三是采用自校准方法。文中还比较了两种不同的自校准方法——常规自校准方法和多余量自校准方法。     

VLBI相位参考中的残余对流层延迟修正

VLBI (very long baseline interferometry)相位参考在高频波段(约大于10 GHz)的主要误差源是对流层延迟模型误差,减小该项误差的有效途径是采用实测资料对其精确拟合。常用的修正方法有两种:一种是在相位参考观测中穿插测地观测,用以拟合剩余大气延迟;另一种是使用GPS并置站的对流层产品改正。两种改正方法的精度约为2 cm。从残余相位中提取出了残余大气信息,提出了传统方法与残余相位拟合大气参数相结合的改正方法,并通过实测数据对该方法进行了验证。     

GPS定位与定时中电离层折射误差高阶项的改正方法

目前ＧＰＳ系统中对电离层折射误差的改正主要来用双频技术，双频技术只改正了电离层折射误差的一阶项，可使定位精度达到米级．但对于要求厘米级定位精度的用户来讲，还必须改正电离层折射误差的二阶项；对于要求毫米级定位精度的用户，还应考虑三阶项的改正．笔者提出一个能改正电离层折射误差一阶项、二阶项和三阶项的方法，它是把现有的双频技术与参考文献［１］中提出的双极化技术结合进行的．     

大气对卫星多卜勒测量的折射影响及其改正

本文调研了大气电离层与非电离层对卫星多卜勒测量的影响及其改正方法,重点介绍Hopfield对流层改正方法的原理,详尽推导了具体结果,指出在Tanenbaum修正的Hopfield模型中,等效参数定义的错误。     

基于高精度对流层延迟改正的转发式卫星测定轨

转发式卫星测定轨传统上一直使用气象站数据和Saastamonien模型,计算天顶对流层延迟,精度约为4 cm。为了提高对流层延迟改正精度,并进一步提高卫星测定轨精度,在转发式测轨站上并址配置测地型GPS/BDS多系统接收机,基于IGS/iGMAS产品计算得到各站高精度的对流层天顶延迟,精度约为5 mm。将此新的对流层延迟改正应用于定轨软件,开展了GEO卫星转发式测定轨试验。试验结果表明:使用本文方法的对流层延迟后,定轨精度有较为明显提高,平均重叠弧段轨道差由1.402 m,减小到1.268 m,改善约为10%。     

太阳宇宙线的传播效应(Ⅲ)——对氢氦比的影响

本文根据太阳字宙线在行星际空间传播方程的量纲分析解,利用太阳质子观测资料求出的等效扩散系数,讨论传播对太阳宇宙线成分中氢氦比的影响,其中包括随太阳风速、空间坐标的变化.从Perron等收集的HEOS和PIONEER卫星观测的资料中消除了随离太阳距离和能量变化后,可以看到太阳宇宙线的氢氦比是随耀斑磁经度而增大的.经过传播改正得到的太阳上发射的氢氦比初始值与太阳风成分比是接近的.     

有限距离目标的大气折射改正

大气折射映射函数研究中的母函数方法大大地提高了对流层大气折射改正的计算精度，进而提供了在近地平时低高度观测的足够高精度大气折射改正计算方法。作为高精度大气折射模型的进一步考虑，有限距离目标，例如小于几百千米高度，可能对大气延迟和天大气折射都能引入额外的改正。本应用了天大气折射一些新定义，以及详细地讨论了一种有限距离目标的大气折射改正的计算模型，其中包含在映射函数中的角自变量从传统的真天顶距到本征天顶距的改变，对大气延迟和天大气折射的模拟计算表明：本结果对小于向百千米的目标在低于10°的观测具有一定的影响。     

考虑地球扁率J_2项下的高椭率轨道卫星原时改正

推导了高椭率地球轨道卫星时钟的原时改正公式。在考虑地球扁率J_2项摄动的情况下,给出了卫星原时到地心坐标时(geocentric coordinate time,TCG)的时间改正分析解。通过与数值解的对比,给出了该分析解的精度。结果显示,分析解的精度周期项振幅可以达到0.15 ns/d,长期项约为0.06 ns/d。     

CCD平场改正精度对CCD测光精度的影响

本文讨论了CCD平场改正精度对CCD测光精度的影响。结果表明,CCD平场改正精度对CCD测光精度有很大的影响。因此,在CCD的测光精度范围之内,为了提高观测的极限星等,必须认真做好平场。此外还表明:(1)在同样的平场改正精度下,平场改正精度对CCD测光精度的影响还与视星等有关。星等值越大(天体越暗),影响就越大;(2)在一般情况下,只要被观测对象的视星等亮于18等(包括18~m),平场改正精度对CCD测光精度的影响都小于0.12~m;(3)当被观测对象的视星等暗于19等时,必须提高平场的改正精度,使其平场改正精度高于本文的结果,否则测光精度将太差、结果不能用。     

射电天线指向改正模型中轴系误差的完全表达式

为了提高射电天线的目标跟踪精度,采用直接法推导了射电天线轴系误差对指向的影响,并给出轴系误差指向改正模型的完全表达式,明确了指向改正模型中各轴系参数的定义,传统分项以及球谐函数所推导的轴系误差项为该模型的简化形式.基于此,评估得出基本参数改正模型中,因忽略轴系误差高次谐项而引起的指向精度损失可能达到1′′量级,具体需结合轴系误差大小而定;同时明确了基本参数改正模型(如22项指向模型)中与轴系误差有关的部分高次谐项系数的物理意义.为高精度轴系误差指向改正模型的建立提供了理论依据.     

人造卫星一阶摄动理论的平均根数迭代法

本文对人造卫星一阶摄动理论中的两类平均根数迭代法进行了讨论。分析表明:采用平均根数-2(吻切根数减去一阶短周期项)比采用平均根数-1(吻切根数减去全部一阶周期项)至少有以下四个优点:(1)定义简单明确,在一阶理论中,平均根数-2仅与地球形状的 J_2部分有关;(2)可以克服平均根数-1这一方法本身所引起的临界倾角(i=63°26′或116°34′)的实际计算困难;(3)适用于任何无奇点变量的根数系统,可以消除小偏心率(e=0附近)和sin i=0附近的实际计算困难。(4)适用于同时考虑全部摄动因素。     

基于中国部分城市气象条件的对流层延迟分析

随着用户对卫星定位导航精度要求的提高,对流层大气延迟影响将更加明显,需要进行延迟改正.对比分析了对流层大气延迟理论的主要映射函数模型,讨论了我国部分测站NMF(Niell Mapping Function)、VMF1(Vienna Mapping Function 1)和GMF(Global Mapping Function)的静力学映射函数和湿映射函数的分布情况,分别采用上述3种映射函数研究了我国部分城市气象条件下的对流层延迟.从运算结果分布曲线可知,所选测站的VMF1和GMF静力学映射函数曲线呈年周期余弦分布且大致相同,而NMF静力学映射函数值总体大于前两者;VMF1湿映射函数受气候变化影响较大,呈近似余弦函数分布,且VMF1和GMF呈近似夏季最小、冬季最大的分布.10°高度角下,所选测站斜延迟均呈现年周期余弦曲线分布,随着纬度的增加,斜延迟呈减小趋势,且呈夏季最大、冬季最小的分布,最大、最小值差约为2 m.     

含辐射和扁率的圆型限制性三体问题的轨道稳定性研究

基于最小二乘法原理的速度因子方法是保流形结构算法中效率最高、稳定性最好、应用最广的方法.利用速度因子方法讨论了主星为辐射源,伴星为扁球的平面圆型限制性三体问题的稳定性问题.数值研究表明:(1)仅考虑扁状摄动项时,系统混沌运动的轨道数量会增多;(2)仅考虑辐射项时,系统有序运动的轨道数量会增多;(3)同时存在辐射和扁状摄动时,辐射占主导作用,系统有序运动的几率会增加.     

基于伪距测量的钟差计算模型

基于伪距和钟差定义,讨论了无线电时间比对的基本原理。在此基础上,详细推导了地心非旋转坐标系中一般意义下基于伪码测距模式的钟差计算模型,并通过坐标变换,给出了地固系中的实用计算模型。对地回系计算模型的进一步分析表明：卫星在地固系运动速度引起的改正项与sagnac效应项是完全不同的两项改正;对于GEO卫星,sagnac效应项最大约为200ns,其地固系运动速度引起的改正约为1ns;而对于MEO卫星,sagnac效应项最大为120ns,其地固系运动速度引起的改正约为1200ns。     

电磁波折射延迟的弯曲改正

针对中性大气折射延迟改正中压缩截止高度角和提高改正精度的要求,推导了电磁波折射延迟中由天文大气折射引起的路径弯曲改正的计算公式,这是在许多理论模型中给出中性大气折射延迟改正的公式时,都会在主项后边给出的,却又因为它是小量而常被忽略的一项改正.实际上,在不太低的高度角,例如15°,这一项就达到1 cm量级,是不能忽略的.李延兴等人专门对这一改正作了推导,给出了逐步逼近的计算方法和计算值;严毫健也曾给出了直接计算的公式,计算结果却比李延兴等人的小3倍多,这说明对该项改正有必要作进一步的研究,拿出简便可靠的计算公式.     

有关求解星径曲率改正问题的探讨

对于配置光子计数探测器的低纬子午环，在其观测数据的归算过程中应该加以考虑的星径曲率改正包括三种改正量：卯酉方向记录时刻的星径曲率改正；卯酉方向天顶距的星径曲率改正；子午方向天顶距的星径曲率改正。结合测微器的新视栅形式，本文给出了一种旨在解决星径曲率改正问题的新思路。     

作者来信

天文学报编辑同志: “太阳的对流层”(天文学报,11(1963),116)一文中πF_c式內以C/2=(cp-Ap)/2代替cp的改正应该取消,因媒质对上升元作功而得热,或对下降元放热而得功,结果都抵消了,不能再从cp中減去Ap;并且由于上升元和下降元对于传热都有同样贡献,对它们求平均时因子1/2也就消去了。该文的πF_c式除去日瓦金的改正后可写成πF_c=cpTρ(1/2H)(▽-▽')f/B。