CVN硬盘系统和软件相关处理在e-VLBI试验中的应用

介绍了中国VLBI网（CVN）的e-VLBI技术研究进展．CVN包括上海佘山、乌鲁木齐南山2个固定观测站和云南昆明的流动站，以及上海天文台的2台站硬件相关处理机。2003年上海天文台自行研制了基于PC技术的VLBI数据记录、回放系统，命名为CVN硬盘系统，并成功将其安置于CVN观测站和处理机系统。硬件处理机经过改造后，已能处理来自硬盘和原有磁带系统的数据．从2003年至今，中国VLBI网采用该硬盘系统进行了多次VLBI观测和e-VLBI试验。在CVN硬盘系统基础上，软件相关处理技术的研究也得以开展。软件相关处理原型程序已经被用于台站条纹检测、卫星条纹搜索和数据处理中。该软件获得的计算结果被成功用于国内第一个3台站卫星VLBI的延迟和延迟率闭合试验，以及国内首次利用VLBI数据进行的卫星定轨试验。除此之外，该软件还用作硬件处理机的条纹引导器。为适应未来“嫦娥”月球探测工程，CVN将扩展成含有4个观测站和2个相关处理机（硬件、软件）的实时VLBI网。今后，e-VLBI将被应用于月球卫星导航以及测地和天体物理的VLBI观测。     

中国e-VLBI网的建立及应用

基于商用计算机技术和高速网络通信技术发展的e-VLBI技术在数据记录系统、数据格式、传输协议等方面发展迅速,并已得到广泛应用。中国VLBI网所属观测站及数据中心通过通信网络的连接,成为具备实时e-VLBI能力的测量系统,在探月工程历次任务中,实现了对观测数据的快速可靠采集、传输和处理,为月球探测器提供了重要的实时测定轨数据。为适应未来天体物理、天体和大地测量宽带科学观测需求,e-VLBI面临新的机遇及挑战。     

利用VLBI数据确定"探测一号"卫星的轨道

双星计划的“探测一号”是中国首颗真正严格意义上的科学实验卫星,其运行轨道为中国迄今所发射的卫星中距地球最远,远地点地心距达7．8万公里．采用射电天文的VLBI技术可以对“探测一号”以及更远的深空目标,如探月飞行器实现跟踪．为了验证VLBI技术在我国探月计划中的作用,上海天文台组织了国内目前仅有的上海、乌鲁木齐和昆明3个台站对“探测一号”进行试跟踪,利用对“探测一号”约两天的VLBI观测数据,确定“探测一号”卫星的轨道,对VLBI的定轨能力做初步的探讨．按照测控部门提供的初轨 (其精度仅保证跟踪)推算的轨道与VLBI时延的拟合误差平均约2 km,时延率的拟合误差平均约15 cm／s．而利用VLBI数据定轨后的拟合程度相对于初轨有了很大的改善,结果表明,单独利用VLBI时延定轨,时延的拟合精度约5．5 m,作为外部检核的VLBI时延率的拟合精度在2 cm／s左右．单独利用VLBI时延率定轨,时延率的拟合精度约为1．3 cm／s,作为外部检核的VLBI时延的拟合精度约为29 m．而若将时延和时延率数据联合定轨,采用其内符精度加权,VLBI时延和时延率的残差分别为5．5 m和 2 cm／s．为了合理地评估VLBI定轨的真实精度,利用模拟数据进行误差协方差分析,结果表明VLBI定轨精度受动力学模型误差的影响较大,由于"探测一号”卫星的动力学模型难以精确确定,所以利用两天弧段的VLBI数据确定“探测一号”卫星轨道的位置误差为km量级,而速度误差可达cm／s量级．模拟计算还表明, VLBI和USB数据联合定轨可以大大提高定轨精度．     

差分VLBI技术在采样返回任务中的应用

针对采样返回任务中多探测器精密短弧定轨问题,研究了甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术在两探测器间的交替观测模式、2π模糊度解算方法和数据差分处理方法,给出了星载信标的设计原则和方案。利用日本SELENE探月卫星的两个小卫星R-star和V-star的同波束VLBI相关相位生成了交替VLBI相位观测量,对其进行了差分处理求解差分时延,然后利用差分时延和测速测距数据进行定轨计算。对差分时延的分析表明,交替VLBI差分群时延RMS值为46 mm,测量精度与同波束VLBI差分群时延相当;交替VLBI差分相时延RMS值为1.6 mm,测量精度与同波束VLBI差分相时延相当。定轨结果表明,交替VLBI在进行多探测器的短弧定轨时能达到同波束VLBI相当的精度。     

基于卫星DOR信号的VLBI相时延解算方法研究

VLBI技术是深空探测中主要的测角手段,其对与视线垂直方向上卫星的轨道和位置变化有很高的灵敏度.基于DOR信号的VLBI观测量一般是群时延,其精度一般为纳秒量级,在约2000 km的基线长度上,月球探测器的位置测量误差达近百米,对深空探测器来说位置测量误差会更大.为了提高卫星测定轨测定位精度,研究了含微小偏倚量的VLBI相时延的解算算法,并利用嫦娥—号△DOR观测数据对连续观测和间断观测时的算法进行了验证.结果表明:两种观测模式下皆可行.经过比较,相时延的随机误差大幅降低.     

基于磁盘的新型VLBI终端系统--MK5A终端系统

阐述了国内外VLBI终端系统的发展历史；介绍了MK5A终端系统的概况、工作原理、工作模式和数据模式；展望了下一代VLBI终端系统MK5B和e-VLBI．     

同波束VLBI差分相位抖动与角距离的关系模型

在有2个探测器的深空探测中,利用同波束VLBI技术可解算高精度的差分相时延,进而同时提高2个探测器的测定轨精度。但是,差分相时延的解算条件严格,差分相位抖动较大时直接影响解算的成功率。针对这一问题,利用SELENE两颗小卫星Rstar和Vstar的4个测站长达1年的同波束VLBI观测数据,统计得出了差分相位抖动与其对应的角距离的关系模型。该模型的建立,既有利于提高同波束VLBI差分相时延的解算成功率,又对行星中性大气和电离层掩星观测研究具有重要的参考意义。     

利用国内VLBI网跟踪大椭圆轨道卫星

2004年7月,昆明VLBI站经过改造,由上海、乌鲁木齐和昆明站组成的中国VLBI网(CVN)采用统一的MARK4格式编制器和CVN硬盘记录系统,对大椭圆轨道卫星“探测1号”的2圈轨道的共同可视弧段进行了跟踪观测．软件相关处理程序已成功地用于检测卫星遥测信号的干涉条纹和数据相关处理．采用基于条纹幅度的加权最小二乘条纹拟合方法,获得了卫星VLBI观测量及其精度估计,完成了卫星VLBI观测量的3基线闭合误差检验．应用河外射电源校准方法和多频点相位校正信号提取方法,进行了台站钟差和仪器延迟等系统误差改正．经系统差改正后的卫星VLBI观测量序列已用于“探测1号”卫星的轨道确定．     

空间VLBI与天文地球动力学

介绍了空间VLBI的精密定轨及其在天文地球动力学应用研究中的最新进展．指出因为空间VLBI的时延和时延率观测量同时涉及到射电参考系、动力学参考系和地固参考系,所以特别适合于参考系的直接连接工作．对为评价参考系连接的精度而发展的协方差分析理论也作了介绍,还分析了将时延和时延率资料用于精密定轨时遇到的困难及其解决办法．     

CVN高速数据记录与回放硬盘系统及其应用

CVN硬盘系统是上海天文台VLBI技术实验室自行研制的VLBI数据高速记录与回放系统。它以通用PC机和Linux操作系统为平台。该系统与原有磁带机系统相比具有数据记录质量高、可靠性好和价格低等特点，已安置在乌鲁木齐南山、上海佘山观测站和昆明流动站，多次成功地进行了卫星和河外射电源的观测。目前中国VLBI网观测的数据记录和回放已全部由CVN硬盘系统承担，完全替代了原有的磁带系统。现有的上海相关处理机通过专用回放接口，能直接处理记录在硬盘上的数据。在此基础上还进行了软件相关处理方法和e—VLBI数据传输实验。通过多次观测，该系统的性能已得到不断改进，将成为我国“嫦娥一号”探月工程中的VLBI数据系统的候选者，也可应用于其它高速数据记录领域。     

致密陡谱源1150+497(4C49.22)的射电研究

利用美国甚长基线阵,在5GHz和8GHz波段观测致密陡谱源(CSS)1150+497,获得的5GHz总流量图显示1150+497有单边喷流结构。在5GHz波段该源的西南方向探测到3个亮结,在东北方向探测到一个亮结。在8GHz波段该源的西南方向探测到2个亮结。在5GHz波段,根据子源A和E自1982~2001年间3个时段的VLBI观测成图结果,拟合出它们的分离速度为0.478±0.007mas/year。     

ICRF的现状分析及未来的发展

该文简要回顾了ICRF的发展历史和现状。介绍了天球参考架之间的连接和综合。根据目前ICRF的特点及研究现状和进展,以ICRF的精度、数据采集的精度、源结构的分析及ICRF定义源的选取标准等方面深入分析了当前ICRF存在的缺陷,并结合当前的各种软硬件条件分析了ICRF的改进趋势,对未来的ICRF建立和维持作了展望。     

运动学统计定轨法应用于CE-1落月轨迹确定

运动学统计定轨方法不同于常规动力学统计定轨方法和几何法,既不需要建立飞行器的动力学模型,又可以利用整个弧段的测量信息进行统计计算,所以采用运动学统计定轨的方法描述飞行轨迹特别适用于嫦娥二期的动力落月过程。对嫦娥一号(CE-1)落月过程,采用运动学统计定轨方法,联合USB和VLBI数据进行轨道计算并确定CE-1的落月轨迹以及撞月点的位置,将所得结果与动力学统计定轨结果进行比较。计算表明,运动学统计定轨方法精度可以满足工程要求,可以为探月工程二期软着陆阶段的导航提供一种较为可行的定轨方法。     

The study of scattering effects by VLBI observations of PSR 0329+54 with HALCA at 1650 MHz

PSR0329+54 was observed at 1.6GHz with a space-ground radio interferometer with HALCA as a space radio telescope. The initial results of data processing are discussed. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

VLBI观测频率转换效应的模拟试验(英文)

本文利用一个相对VLBI观测者的新工具，通过使用多个高斯分量模拟所得到的数据，估计了在5GHz和1．6GHz之间频率切模的效率．基于对所获得的结果图的分析，得到有关频率切模技术的结论以及建议．     

活动星系核VLBI观测的新进展

介绍了活动星系核 (AGN)的VLBI观测的新近展 ,特别关注其中心结构和低光度的活动星系核。主要目的是强调VLBI观测在该领域的重要性。     

Space VLBI Geodesy: background of an experiment proposal

Space VLBI is a new observing technique which will be available in the second half of this decade by radio telescopes as interferometer elements in orbit. Besides the main astronomical interests, this new development has some very interesting potential applications in satellite dynamics, geodesy and geodynamical research which qualify space VLBI a potential new technique in space geodesy. A geodesy demostration experiment (GEDEX) is being proposed for the Japanese space VLBI satellite-VSOP, with the main objectives of reference frame interconnections and orbit accuracy improvement of the space radio telescope. The paper gives a review of the special characteristics of space VLBI and a general background of the GEDEX proposal.     

The development of radio astronomy at Hartebeesthoek

The development of radio astronomy at the Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory in South Africa is described. The Hartebeesthoek site was established originally by NASA as one of three Deep Space Stations equipped with 26-m parabolic reflector antennas. It was first used for radio astronomy by South Africa in terms of the NASA host nation agreement which allowed for its use at times when the facility was not needed for its primary purpose of tracking space probes. After NASA withdrew from South Africa in 1975, the South African Council for Scientific and Industrial Research took over the site and the 26-m parabolic reflector antenna, which NASA had abandoned in position, and established it as a national observatory. The development of the facility to the stage where it could support a variety of observing programmes such as continuum observations and mapping, spectroscopy and pulsar timing is described as well as the role played by the Observatory in global programmes of very long baseline interferometry.     

上海天文台硬件相关处理机Mark5数据回放功能实现

m2hc程序是上海天文台硬件相关处理机的一个子系统，实现从Mark5系统自动回放甚长基线干涉测量（VLBI）原始观测数据给相关处理机的功能。目前已工作在绕月探测工程VLBI测轨任务中。该文详细介绍了m2hc的设计和实现以及应用结果。