VGOS超宽带观测的首次UT1测量数据处理及分析

在国际甚长基线干涉测量（very long baseline interferometry, VLBI）大地测量与天体测量服务组织协调下,首次利用隶属于VLBI全球观测系统（VLBI global observing system, VGOS）的美国Kokee和德国Wettzell观测站及并置的传统VLBI观测站开展了世界时（universal time, UT1）联合测量试验,观测数据在上海VLBI中心进行了干涉处理。结果表明,VGOS超宽带观测系统的UT1测量精度约为7 μs,并置基线的传统S/X双频系统测量精度约为14 μs,VGOS系统的UT1解算结果优于S/X系统。通过试验建立了从相关处理、相关后处理到UT1参数解算的完整数据处理流程,验证了上海VLBI相关处理机的VGOS数据处理能力,为承担国内和国际VGOS观测数据的相关处理任务奠定了基础。     

卫星VLBI测轨资料处理中的电离层延迟改正

结合我国探月项目卫星VLBI测轨资料分析中的实际需求讨论了两个问题:一是在S、X波段时延测量精度均为1 ns情况下,电离层延迟改正所能够达到的精度;二是在飞行器VLBI测轨过程中,不能确保S、X波段双频观测情况下获取电离层时延改正的可能途径,包括借助于相关电离层模型、利用常规VLBI历史观测资料积累、借助于局域GPS观测网和IGS网单站GPS测量以及借助于专门设计的单站GPS测量等.最后对电离层VLBI和GPS技术实测结果进行了比较和问题分析.     

昆明站流动ⅥBI站坐标的首次确定

我国第一台流动甚长基线干涉测量（VLBI）设备经近十年的研制目前在昆明进行了试观测，本文介绍了实验观测及数据的获取情况。并对数据文件进行了处理。结果显示，在上海佘山25米天线至昆明流动站近2千公里的基线上，昆明流动站坐标精度优于5cm。基线相对精度优于10^-8。     

Ka波段天测与测地VLBI观测的利弊分析

分析了天测与测地甚长基线干涉测量（very long baseline interferometry,VLBI）观测频率设置的必要性,重点分析了Ka波段观测的利弊。相比于X波段,Ka波段观测的优点包括河外源更致密、核移效应更小,更有利于提高射电天球参考架的实现精度以及与天体物理学全球天体测量干涉仪（global astrometric interferometer for astrophysics,Gaia）计划准惯性光学参考架的连接精度。在深空探测方面的优点表现为遥测数据率高,VLBI跟踪测量精度高,更有利于减小大气电离层和太阳等离子体对测量时延的不利影响。缺点包括河外源相对较弱,天线反射面精度和指向精度要求较高,大气吸收和辐射效应的影响更大等,但是这些因素所造成的系统灵敏度的降低有望通过高数据率采样而得到补偿。结合我国VLBI技术现状提出了发展建议。     

卫星VLBI测轨资料处理中的电离层延迟改正

结合我国探月项目卫星VLBI测轨资料分析中的实际需求讨论了两个问题：一是在S、X波段时延测量精度均为1ns情况下，电离层延迟改正所能够达到的精度；二是在飞行器VLBI测轨过程中，不能确保S、X波段双频观测情况下获取电离层时延改正的可能途径，包括借助于相关电离层模型、利用常规VLB1历史观测资料积累、借助于局域GPS观测网和IGS网单站GPS测量以及借助于专门设计的单站GPS测量等。最后对电离层VLB1和GPS技术实测结果进行了比较和问题分析。     

VGOS天线地平遮挡角计算及其对UT1测量的影响EI北大核心CSCD

上海新建的2台VGOS(VLBI global observing system)天线被其附近原有的大天线遮挡,为了开展VGOS站网的联合观测,提出了一种基于天线几何位置关系的地平遮挡角计算方法。根据台站相对位置、天线口径及天线参考点到边缘点的距离等参数,即可得到VGOS天线的地平遮挡角。天马VGOS天线的最大遮挡角为22.3°,遮挡天区面积占5°以上天区面积的比值为2.19%;佘山VGOS天线的最大遮挡角为23.4°,遮挡天区面积占5°以上天区面积的比值为3.14%。通过在观测纲要中添加天线的地平遮挡角信息,成功实施了VGOS站网的联测。利用VieVS软件仿真分析了天马-维泽尔基线上VGOS天线的UT1测量精度,结果表明,天马VGOS天线的地平遮挡对UT1的测量精度没有显著的影响。     

利用中国VGOS站开展国际联测的EOP精度仿真分析

甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry, VLBI)是测量地球定向参数（earth orientation parameters,EOP）的主要空间测地技术之一,中国正在建设名为VLBI全球观测系统（VLBI global observing system, VGOS）的新一代测地VLBI站,通过国际联测优化站网构型是实现高精度EOP测量的必由之路。以3个中国VGOS站为核心站,通过引入2个国外站构建5站联合观测网,分析评估了不同站网构型的EOP测量能力。针对每个站网构型,通过调整4个约束条件的权重因子批量生成相应的观测纲要,采用蒙特卡洛仿真方法选择最优的观测纲要,评价指标为EOP解算值的可重复性。仿真结果表明,由中国站、南非哈特比站以及澳大利亚霍巴特站组成的网型EOP测量能力最强,相对于中国3站组成的网型,dUT1测量精度提高5.7倍,极移的X、Y分量的测量精度分别提高2.8倍和18.3倍。仿真结果可为后续开展高精度EOP组网观测提供参考依据。     

中国VLBI网软件相关处理机测地应用精度分析

为支持国际VLBI大地测量数据处理,中国VLBI网(CVN)软件相关处理机完成了功能、性能升级,提高了信噪比,实现了以国际测地通用Mk4格式数据输出结果,可以直接被VLBI通用测地后处理软件用于时延数据解算。本文通过与国外软件相关处理机DiFX的实测数据比对,系统地分析了CVN软件处理机带宽综合残余时延和时延率精度、带宽综合总时延和时延率精度、信噪比和VLBI站坐标解算值。数据显示,CVN软件相关处理机已经达到了测地数据处理的精度要求,可以用于IVS国际联测数据处理。     

差分VLBI测量的一种实现方案

差分VLBI通过交替观测目标天体和参考天体,将共同的误差因素从观测量中扣除,能够实现高精度的相对定位,因而在深空探测中有重要作用。然而,差分VLBI高精度的实现要求目标天体和参考天体的角距很近,这大大限制了其应用。讨论设计了差分VLBI测量的一种实现方案,利用多颗参考源的观测内插出目标源的非几何时延修正,放宽了对目标源和参考源的角距限制。该方案在S波段对目标源非几何时延的修正精度可以达到1 ns水平。     

差分VLBI测量的一种实现方案

差分VLBI通过交替观测目标天体和参考天体,将共同的误差因素从观测量中扣除,能够实现高精度的相对定位,因而在深空探测中有重要作用.然而,差分VLBI高精度的实现要求目标天体和参考天体的角距很近,这大大限制了其应用.讨论设计了差分VLBI测量的一种实现方案,利用多颗参考源的观测内插出目标源的非几何时延修正,放宽了对目标源和参考源的角距限制.该方案在S波段对目标源非几何时延的修正精度可以达到1 ns水平.     

ΔVLBI用于“嫦娥一号”地月转移轨道段定轨及EOP解算

推导了基于相对论时空理论的"嫦娥一号"地月转移轨道段差分VLBI(ΔVLBI)的数学模型,在此基础上利用"嫦娥一号"实测的VLBI时延观测量和模拟的河外射电源时延观测量组成了ΔVLBI时延观测量,在参数最优先验精度下解算了不同弧段长度的"嫦娥一号"轨道及地球定向参数(EOP)等未知参数,并根据各参数的解算精度及外符合程度确定了最优观测弧段长度,并分析了该条件下的参数解算精度。     

基于VLBI观测的基线改正方法

针对甚长基线干涉测量(VLBI)技术中,测站坐标精度与高精度的VLBI宽带观测不相匹配的问题,该文提出一种利用VLBI本身观测结果分析测站坐标改正量的方法。利用观测得到的时延值扣除几何时延及各种已知误差项后,残余部分还存在由基线矢量误差引起的时延、两地原子钟同步误差和系统误差引起的时延,给出残余时延与基线矢量误差等的计算模型。采用国家授时中心VLBI2010系统观测数据,计算结果表明,吉林-喀什基线的基线长度改正量约为11.467 7cm,观测值与拟合值的对比表明这种方法的可行性。     

基于星地/星间联合观测的时间比对方法

星间观测实现了移动卫星的连续跟踪,是提升卫星钟时间比对精度的重要手段。研究了基于星地/星间联合观测时间比对技术;推导了星地/星间时间同步比对模型;给出了星间钟差到星地钟差的一致性归算方法。理论上加入星间观测移动卫星钟差预报精度能大幅提升,但异质观测设备导致钟差观测序列不连续,影响了卫星钟预报精度。研究了小幅钟差跳变的探测与补偿技术,提出了基于传统粗差探测与相邻历元组差相结合的钟差跳变探测方法,有效消除了异质观测设备带来的钟差不一致性,提升了卫星钟预报精度。最后利用实测与仿真数据验证了所提出的理论和方法的正确性和有效性。     

从MERIT主联测的LAGEOS观测中求得的一组台站坐标RGOSC.LG4

本文采用Helmert-Wolf方法归算了MERIT主联测期间的LAGEOS激光测距资料，得到27个台站的坐标值，称为RGOSC.LG4。对观测总数超过1000个标准点（Normal Point）的台站，所得坐标的内部精度约为±2cm，对观测总数为几百个标准点的台站，相应精度约为±4cm；作为比较，将RGOSC.LG4与美国Texas大学的激光跟踪台站坐标LSC8402之间的系统差消除之后，中误差为±9.2cm，并计算了有VLBI观测的四个美国激光测卫台之间的基线长度，将由RGOSC.LG4、Texas的LSC8402及GSFC的SL5.1AP计算的基线长度分别与VLBI的长度相比较，结果表明：由RGOSC.LG4得到的这几条基线与VLBI的最大差值为4cm。     

赫尔默特方差分量估计方法在嫦娥一号卫星测角计算中的应用

在我国探月工程嫦娥一号卫星测轨中,需要对测距观测和VLBI时延观测进行综合解算,以确定卫星的角位置时间序列,因而需要考虑不同类型观测资料之间的权重分配问题。本文通过仿真计算,具体比较了不同情况下最小二乘平差方法与赫尔默特(Helmert)方差分量估计方法下测角计算的精度。虽然通常情况下观测资料都提供误差估计,但此估计却不一定能够准确反映实际的观测精度。仿真计算表明,此时应用Helmert求解方法,能够显著提高解算的精度。相比于最小二乘平差方式,Helmert求解方式在计算量上略有增加,但这对于现代计算设备几乎可以忽略。     

我国新一代VLBI网性能分析

利用Monte Carlo方法模拟了我国境内由10个VGOS站所组成的新一代网及其子网在不同时长的观测实验;分析了新网整网观测纲要的各项指标及整网、子网(包括单基线、3台站、4台站、5台站组成的网)EOP的估计精度。结果表明:新网在scan数、observation数、观星数等方面明显优于传统网,且EOP精度较后者高4倍;新网单基线短时间测量的UT1精度可达10μs左右;多台站子网测量时,3台站网即可实现EOP(不考虑极移y分量)的24 h连续高精度发布。     

导航卫星星地/星间链路联合定轨中设备时延的方法

导航卫星系统播发的卫星钟差改正数包含了卫星的导航信号设备群时延。从保持与用户算法一致性的角度考虑,指出利用星间测距数据求解的卫星钟差也应该包含导航信号设备群时延。由此发现星间链路设备时延以组合时延的形式出现在观测方程中：接收设备时延与导航信号群时延之和构成组合接收时延,发射设备时延与导航信号群时延之差构成组合发射时延。探讨了处理星间链路设备时延的方法,提出两种在定轨和钟差解算数据处理的同时估计设备时延参数的方法：一是估计每颗卫星的组合接收时延和组合发射时延;二是估计每条(有向)链路的时延偏差参数(组合接收时延与组合发射时延之和)。通过仿真实验,证明了所提方法正确性和有效性。结果表明,利用提出的方法可以显著地降低设备时延对轨道和钟差解算精度的影响,效果几乎接近设备时延被准确标定的理想情况。     

数字照相天顶望远镜的测站坐标精度分析

针对利用数字照相天顶望远镜(DZT)测量地球自转参数中确定测站的瞬时天文坐标和国际地球参考架(ITRF)下的精确坐标问题，该文利用国家授时中心2017—2021年在丽江等多个台站的观测样机的长期测量数据，通过对分布在不同位置的多个测站的数据解算，分析了不同测站的坐标测量精度及对UT1测量的精度影响。基于2017—2021年的观测数据，进行DZT测量的精度分析。结果表明：几个测站的长期测量精度相近，天文经度长期测量标准差约为0.05 as,纬度方向为0.03 as,对UT1测量影响小于3.5 ms,该结果可为DZT测量ERP提供精确的初始坐标值。     

2008年佘山25m射电天线归心测量

介绍了2008年中国科学院上海天文台佘山25 m VLBI射电天线的归心测量方案、观测及资料处理情况。此次测量在资料解析方法上提出了改进,通过坐标系变换,把三维拟合问题转换为二维平面问题,有效控制了观测噪声的影响,确保了参数解的精度和稳定性。     

中国VLBI网测站参数解析

介绍了利用OCCAM软件处理中国VLBI网(CVN)4台站常规天体测量与大地测量观测资料的解算方案,包括参数设置、模型选取和数据编辑等。通过单次实验解算和联合平差,获得了ITRF2000下参考历元J2010.0时昆明和北京站cm级的站坐标及mm级每年的站速度。解算值相对于嫦娥一号工程期间采用值的推算值,坐标改正最大至51.9cm,速度改正最大至11.5mm·a-1。