IGGGRACE01S模型确定的海面地形和地转流

用IGGGRACE01S、EIGENGRACE02S和EGM96地球重力场模型的前80阶分别计算出全球大地水准面,再与多颗测高卫星资料得到的平均海面高模型KMS04差分,构制出3种海面地形,并计算出相应的地转流。与Williams绘制的全球主要海流结果相比,不难看出,重力场模型IGGGRACE01S、EIGENGRACE02S的结果能清晰地显示出大尺度海洋地转流,而EGM96模型结果在赤道地带不明显。上述结果不仅显示了GRACE地球重力场模型IGGGRACE01S和EIGENGRACE02S具有较高精度探测地转流的能力,而且也表明了它们的长波精度优于EGM96模型,从应用角度展示了GRACE结果的有效性。     

固体潮对地球重力场时变特征影响的时间频谱公式

精密和详细测定地球重力场及其时间变化，是目前卫星重力测量的主要课题。基于固体潮研究的最新成果，研究了固体潮对地球重力场时变特征的影响。不同于IERS2003采用的Cartwright和Tayler(1971)的引潮力位(TGP)展开，而是利用郗钦文的TGP展开，给出了固体潮对地球重力场时变特征影响的理论公式，并考虑到4阶潮汐的效应，精度可达到1011^-11ms^-2量级，同时采用最新的TGP展开数据重新计算了固体潮Love数相对频率特性对地球引力场的影响，并考虑了较多的潮波项，最后对重力数据归算中的永久性潮汐的处理进行了总结和说明。     

高精度大地测量中倾斜及应变观测的海潮改正

基于卫星测高资料得到的CSR4 .0全球海潮模型精度已明显优于早期海潮模型 ,采用精度高的海潮模型重新计算海潮改正是当今高精度大地测量中必须解决的问题。利用CSR4 .0全球海潮模型顾及中国近海海潮图计算了海潮引起中国测站的倾斜及应变海潮改正 ,此结果对我国倾斜及应变观测数据处理有重要的实用价值。另外 ,文中还比较了不同地球模型对应的格林函数对倾斜及应变海潮改正的影响 ,认为在计算中国测站的海潮改正时 ,用中国近海海潮图取代全球海潮的中国近海部分是必要的。     

使用能量守恒方法恢复CHAMP地球重力场

本文探讨了基于能量守恒方法利用CHAMP卫星精密星历和加速度数据恢复地球重力场模型的原理和方法。给出了地心惯性系下顾及地球自转和非保守力能量损耗的能量守恒方程,并且对日、月摄动位与引潮力附加位的计算方法作了相应的分析,同时介绍了加速度数据的处理方法。基于能量守恒方法,利用2002年1-2月、7-8月和11-12月三个不同时期共180天的CHAMP卫星精密星历和加速度数据恢复了三组50阶次的地球重力场模型GFM01、GFM02和GFM03,并将这些模型与EGM 96重力场模型和GFZ公布的EIGEN-CG01C重力场模型进行比较。结果表明:能量守恒方法恢复的GFM系列模型与EGM 96重力场模型及EIGEN-CG01C重力场模型在低阶位系数上均有较好的一致,但与EIGEN-CG01C模型有更好的一致。这说明了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性,也说明了能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性。     

模拟研究卫-卫跟踪中星间隔的选择问题

从两要从两个方面讨论了低轨卫星在做卫-卫跟踪(SST)观测时,星间隔的选择问题．1)用地球重力位系数作为扰动量,比较该扰动引起的不同间隔的SST星间距离和速度变化大小．2)用随机误差为1μm／s的星间速度变化作为模拟观测量,恢复不同间隔的地球重力位系数,并做精度评估．两种结果表明,适当增大SST间隔对求解重力场有利,但无限制增大无实际意义,对于选定高度为420km卫星,在作SST观测时,星间隔不宜超过690km,此模拟方法及结果对我国确定重力卫星指标有着重要意义．     

HY2A卫星的GPS/DORIS/SLR数据精密定轨

采用HY2A卫星2013年2月的实测数据,研究了GPS、星载多谱勒无线电定轨定位系统(DORIS)及卫星激光测距(SLR)三种观测数据的单独和联合定轨问题。通过与法国CNES的精密轨道数据比较发现:分别采用GPS、DORIS和SLR数据进行单独定轨,GPS数据确定轨道的径向平均精度为1.3cm,三维位置约为6.2cm;DORIS定轨的径向平均精度为1.6cm,比GPS结果略差;SLR确定轨道的径向平均精度为2.3cm。用GPS、DORIS和SLR三种数据联合定轨,确定轨道的径向平均精度为1.2cm,三维位置约为6.5cm。与星载GPS定轨结果比较,三种观测数据的联合定轨在提高卫星轨道确定精度上不明显,但联合定轨有利于保持计算轨道精度相对稳定。用站星间高度角大于60°的SLR数据检验GPS/DORIS联合确定的轨道,两者在测距方向的均方差为2.5cm,可见基于HY2A的观测数据可以实现cm级的定轨需求。     

利用GRACE卫星重力资料解算气候驱动的地表周年垂直形变

卫星重力和GPS测量技术可以监测地表流体(大气、海洋和陆地水)质量季节性迁移引起的地表周年形变;与陆地水等地表流体模型综合模拟的地表形变相比,卫星重力的形变监测结果避免了模型的精度不确定性带来的误差.本文利用前60阶GRACE卫星时变重力资料和“去相关”、组合滤波两类滤波方法分别解算了中国及邻区的地表季节性垂直形变,并与区内42个GPS台站上观测到的季节性信号进行了比较,发现采用“去相关”滤波方法处理后的结果优于采用组合滤波处理后的结果.文中采用“去相关”滤波方法,GRACE解算的周年垂直形变的振幅、相位和GPS结果总体上一致;少数站上GRACE和GPS得到的振幅或相位相差较大,主要因素可能与GPS解算策略、GPS观测资料的连续性或局部大气、水文过程等地球物理因素有关.在中国及邻区的陆地上GRACE解算的周年垂直形变的振幅最小值出现在TASH台站东南,约1×10^-3 m;最大值出现在恒河-澜沧江流域,可达10×10^-3 m.文中的结果证实了在中国及邻区可以用GRACE卫星重力这种新手段监测大尺度的地表周年垂直形变.     

HY2D卫星星载GPS数据精密定轨研究

采用HY2D卫星2021年6月1日―14日和6月19日―27日星载GNSS主、备份接收机数据,基于简化动力学定轨算法,研究了星载GPS精密定轨技术,分析了主、备份接收机性能及其定轨精度。利用主、备份星载GPS数据定轨,得到相位拟合残差RMS的平均值,分别为0.69 cm和0.82 cm。当轨道重叠4 h时,主份接收机径向差异为0.2 cm,三维位置差异为0.6 cm;备份接收机径向差异为0.3 cm,三维位置差异为1.7 cm,备份接收机结果差异稍大。用法国CNES提供的精密轨道检验主、备份接收机数据的定轨精度,发现主、备份接收机定轨结果与法国产品的径向差异平均值分别为0.8 cm和1.2 cm。用站星间高度角大于20°的全球SLR核心测站观测数据检验主、备份接收机定轨精度,其测距方向残差RMS分别为1.51 cm和2.44 cm。研究结果表明,HY2D卫星搭载的主、备份星载双频GNSS接收机都可以满足卫星径向厘米级精度的定轨需求。     

GRACE卫星关键载荷实测数据的有效处理和地球重力场的精确解算

首先对美国喷气推进实验室（JPL）公布的2007-06-01～2007-12-31时间段内的GRACE Level 1B卫星GPS轨道位置和速度、K波段系统星间速度、加速度计非保守力以及恒星敏感器姿态实测数据对应进行了轨道拼接、粗差探测、线性内插、重新标定、坐标转换、误差分析等有效处理;其次,基于改进的能量守恒法恢复了120阶GRACE地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为25.313 cm;最后,检验了本文地球重力场模型IGG-GRACE的可靠性,同时分析了IGG-GRACE解算精度在低频部分略优于德国波兹坦地学研究中心（GFZ）公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型,而在中高频部分略低的原因.     

卫星跟踪卫星测量模式中星载加速度计高低灵敏轴分辨率指标优化设计论证

本文利用改进的能量守恒法开展了GRACE星载加速度计与K波段星间测速仪及GPS接收机精度指标之间的匹配模拟论证. 结果表明：（1）采用GRACE公布的其他载荷精度指标,当加速度计分辨率指标设计为ACC_X=(1～10)×10^-9m/s², ACC_Y,Z=(1～10)×10^-10m/s²时,在120阶处恢复累计大地水准面的精度为19～80 cm,恢复1.5°×1.5°累计重力异常的精度为0.3～1.3 mGal;(2)建议我国将来卫星重力测量计划中星载加速度计三轴分辨率指标设计为ACC_X=(1～5)×1010^-9m/s²,ACC_Y,Z=(1～5)×10^-10m/s²较合适,与GRACE其他载荷精度指标基本匹配.