野值预剔除方法的改进

在初轨有较大误差时，传统的光学资料野值预剔除方法——截断最小二乘L估计法不能有效地剔除野值．从门限和模型两方面改进野值预处理方法，即改用统计中误差定门限．将残差的线性模型改为2次曲线模型，结果为：对于模拟产生的所有卫星弧段，在初轨有10^-4（半长轴α为其5％，以下不再说明）误差情况下，野值比例都能降低到10％以下．     

1992年LAGEOS卫星全球SLR标准点资料的分析

本文利用1992年LAGEOS卫星全球SLR标准点资料对该卫星进行精密定轨，求得残差均方值均小于8cm；在残差分析中，发现目前的SLR标准点资料中含有野值，而且，一些资料有很大的系统偏离。这种情况会对LAGEOS卫星精密定轨和精确的卫星大地测量产生不利影响。第三代SLR系统的测距精度虽然已达厘米级甚至更高，但是，由于以上情况的存在，厘米级的测距精度就有些问题。因此，对第三代SLR系统获得的观测资料必须进行野值剔除，剔除标准一般取为中误差的3倍；对系统偏离大的通过也必须剔除，剔除标准可以宇为每站历年^/bi和^τi的均方值的3倍，因系统偏离可以由^/bi和^τi反映出来。此外本文对距离偏差和时间偏差（以后简称时距偏差）的确切含义进行了讨论。     

VLBI测控信号群时延及相时延解算方法研究

由于探测器天线没有对准地球,遥测信号时有时无或卫星飞离地球更远,导致地面接收到的测控信号带宽变窄,使VLBI群时延测量误差增大,野值点增多。针对这些情况比较了剔除野值点加权幅度的直线拟合、剔除野值点加权幅度平方的直线拟合、剔除野值点加权幅度3次方的直线拟合和剔除野值点加权幅度4次方的直线拟合在求解测控信号群时延时的优劣,得出剔除野值点加权幅度平方的直线拟合3基线群时延闭合效果最好和可决系数平均值较大的结论,并作为测控信号群时延拟合方法。为了进一步减小VLBI时延测量误差,还研究了将含有整周模糊度的相时延在整个观测期间内进行连接,并整体移至群时延中间位置的处理方法,从而得到了含微小偏移量的相时延数据。含微小偏移量的相时延随机误差与群时延相比大幅降低,系统误差相对来说更易在定轨处理中解算。这为嫦娥二号奔向远方等信号变弱情况下的时延测量精度的提高提供了一种新方法。     

稳健估计在轨道改进中的应用

通过对20颗卫星的模拟计算，研究了人造卫星光学观测的轨道改进方法，给出了资料预处理(观测精度σ0=5″)的剔除门限，使野值的比例在大多数情况下小于10％；在轨道改进中，先用Huber估计迭代2次，再用Hampel估计迭代到收敛，保证了轨道改进的精度；重点研究了Hampel估计的权函数参数(C0，C1，C2)的取值，得出结论：对于大于或等于6σ0的野值，C0可取为2．2，C1可取为3．6，C2的取值和野值大小有关．     

机架模型下指向误差数据的筛选与分析

对地平式望远镜机架模型拟合的指向误差数据进行分析,介绍了指向误差数据的获取方法.采用最小二乘法求解修正系数,结合方位轴和高度轴的位置拟合指向修正量.在显著性水平α=0.05下进行残差分析,剔除偏离过大的点以提高拟合精度.通过计算均方根误差、相关系数、F检验的P值验证了机架模型的有效性.结果说明增加测试数据后,未经残差检...     

初轨的稳健估计算法

讨论单测角资料(数据中包含异常值)初轨的稳健估计算法．该算法既可用于提供可靠的初轨,又可用作资料预处理,剔除异常值．稳健估计算法的崩溃点为16％至25％,可剔除6σ以上的异常值．     

云南天文台的精密定轨系统

概述了精密定轨轮廓及其重要性,重点介绍了云南天文台的精密定轨系统,包括处理流程、所采用的动力学模型及其参考系的选取,并介绍了残差分析方法,用以剔除"野值"以及分析测站数据质量。运用该精密定轨系统,分析处理了LAGEOS从2004年1月1日到2004年10月26日的全球SLR数据以及AJISAI从2008年5月3日到2009年2月26日全球SLR数据,每3天一个弧段,LAGEOS的测站总RMS不超过3cm,主要集中在1.5cm附近,AJISAI的测站总RMS不超过6cm,主要集中在3.5cm附近,与同期空间研究中心CSR的RMS相当,表明云南天文台用于精密定轨的系统运算结果是可信的。     

LP估计在星载GPS运动学定轨中的应用及精度分析

为得到高精度的星载GPS运动学定轨,必须利用观测精度高的相位观测值,但是相位观测值预处理后,仍然存在残余小周跳．在残差服从正态分布情况下LS法是最佳参数解算方法,但该方法不能解决资料的系统误差消除问题,LP估计是处理资料残差分布含有系统误差的有效方法之一．基于LS、LP方法的有效条件和GPS数据预处理的特性,将LP估计方法引入星载GPS运动学定轨数据处理中,以CHAMP卫星资料为例,研究了LP估计在星载GPS运动学定轨中的应用及其精度分析．实践表明:在处理含有残余小周跳的相位观测值时,LP估计比LS更有效,提高了星载GPS运动学定轨精度,但随着残余周跳的进一步修复,LP估计相对于LS估计的优越性越来越弱,在资料完全没有系统误差,残差服从正态分布的情况下,LP估计不能很好地体现其优越性,精度反而低于LS估计．     

方差分量估计方法在ERS—2卫星精密定轨中的应用

将方差分量估计（VCE）方法应用于ERS－2卫星的精密定轨,用SLR和PRARE资料计算了1998年前3个月的23个长度为5天的弧段（除了调整轨道的时段外,相邻弧段有两天的重叠）,从观测值残差分析和重叠弧段比较两个方面,考察VCE方法对定轨计算的影响,并给出了各组观测值的平均验后均方差,对观测值残差的分析表明,使用VCE方法明显地改善了观测值的拟合程度,但从阿卑（Abbey)标准对观测值残差的检验结果来看,使用VCE方法不能消除轨道中由力学模型和几何模型误差引入的系统差,重叠弧段比较的结果表明：（1）使用VCE方法缩小了重叠弧段的平均距离差,并改善了一部分权段明显不合理的偏离,使最后得到的轨道具有更均匀的精度,（2）相比较而言,VCE方法使相邻弧段靠拢的趋势在轨道切向体现得较为明显,由各组观测值的平均验后方差可见,说单个标准点观测值而言,部分SLR台站的观测资料在定轨计算中占有比其他观测资料更重的地位,纵观全文,使用VCE后得到的观测值的平衡验后均方差来确定资料的双重将比使用均方差更为合理。     

已知e的先验值的初轨寻优算法

本文讨论由短弧测角资料,已知偏心率e的先验值时,初轨的寻优算法。把偏心率的先验值看作是对e的约束条件,再固定观测弧段两端点的观测量与作为约束条件,本文导出了一维(对M_0)非线性寻优算法;针对观测资料中可能存在异常值的情形,本文提出了一种初轨的稳健寻优算法。仿真结果表明,当e的先验值有足够高的精度时,能明显提高周期P的估计精度;稳健算法还可用作剔除观测资料的异常值。     

已知e或a的先验值的初轨迭代算法

本文讨论由短弧测角资料,已知偏心率ｅ 或半长轴ａ 的先验值时,初轨的迭代算法。某根数的先验值可看作是对该根数的具有一定精度的观测量,在加权残差平方和达到极小意义下,本文导出了最小二乘估计的迭代算法。仿真结果显示,周期的估计精度主要取决于偏心率先验值的精度;当ｅ 足够小时,可用园轨道计算的ａ′作为ａ 的先验值,定出的初轨有较高精度。     

基于几何扭曲模型的CCD图像扭曲校正残差及分析

在已知图像几何扭曲模型的基础上,对2013年2月5日使用云南天文台2.4 m望远镜观测近地小行星(99942)Apophis资料中的58幅CCD图像进行了几何扭曲校正,并对校正后的图像测出的星像位置进行了几何扭曲残差分析。结果发现,星像位置X、Y两个方向的几何扭曲残差约在±0.02 pixel内。为了探究影响几何扭曲残差大小的因素,设计了仿真实验。将模拟星像函数经过设定的扭曲函数模型添加几何扭曲,得到受扭曲的星像函数,并对扭曲前后的星像进行几何扭曲残差分析。结果显示,星像的半峰全宽(FWHM)越大,几何扭曲模型的扭曲变化越快,几何扭曲残差越大。     

一种初轨计算的稳健方法

光学测角资料的初轨计算在空间目标搜索发现中具有重要作用,当观测资料存在野值时,基于最小二乘的经典初轨计算方法不够稳健.采用最小一乘方法建立了一种初轨计算的稳健方法,方法将初轨计算问题转换为线性规划问题求解,并通过bootstrap方法给出估计精度.数值计算结果表明方法稳健有效,并具有较高的崩溃点.     

差分法周跳探测与修复方法改进

在目前常用的周跳探测与修复方法基础上 ,提出了首先将观测资料按照观测历元不连续分成若干小弧段 ,然后利用差分法进行周跳探测 ,根据差分后周跳放大的特性判断周跳和野值 ,并确定其位置利用宽带组合和电离层组合的方法解算周跳大小。通过实例验证了其有效性。     

人造卫星变轨检测算法

讨论基于多卜勒资料对人造卫星变轨的检测问题，提出对验后残差序列进行等方差检验的算法，判断卫星第1天有否变轨；还提出一种由预报残差序列估计△αk的算法，判断卫星第2、3天有否变轨，当多卜勒资料标准差为0.2厘米／秒时，计算表明，算法能可靠检测轨道半长径α改变3米以上的变轨。     

基于极限学习机的极移中长期预报

传统的极移预报多是基于最小二乘外推和自回归等线性模型,但极移包含了复杂的非线性成分,线性模型的预报效果往往不甚理想。将一种新型神经网络极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)用于极移中长期预报。首先利用最小二乘外推模型对极移序列进行拟合,获得趋势项外推值,然后采用极限学习机对最小二乘拟合残差进行预报,最终的极移预报值为趋势项外推值与残差预报值之和。将极限学习机的预报结果同反向传播(Back Propagation, BP)神经网络与地球定向参数预报比较活动(Earth Orientation Parameters Prediction Comparison Campaign, EOP PCC)的预报结果进行对比,结果表明,极限学习机用于极移中长期预报是高效可行的。     

一种改正LS+AR模型提高短期极移预报精度的方法

最小二乘(Least Squares,LS)与自回归(Auto Regressive,AR)联合(LS+AR)模型在极移预报(polar motion,PM)中存在以下问题:最小二乘拟合的内部残差值较好而LS外推的残差值较大;LS拟合残差序列是非线性的,故根据预报历元前的残差序列建立的AR模型可能并不适用于待预报的残差序列,存在不匹配预报的情况.针对这两个问题,通过以下方法进行解决:首先对LS拟合数据两端点附加约束条件使其固定到LS拟合曲线上,因此在两端点附近的拟合值与观测值十分接近;然后选取与LS外推残差序列变化趋势接近的内推残差序列作为AR模型的建模对象,进行残差预报.通过实例表明该方法能够有效地提高LS+AR模型在短期极移预报的精度.此外,通过与RLS(Robustified Least Squares)+AR、RLS+ARIMA(Auto Regressive Integrated Moving Average)和LS+ANN(Artificial Neural Network)模型的预报结果对比,证明了该方法在极移预报中的可行性.实例证明了所提出的方法在短期预报中可以取得良好的预报结果,尤其在1–10d超短期的极移预报上可以获得与国际最好预报精度相当的预报结果.     

差分法周跳探测与修复方法改进

在目前常用的周跳探测与修复方法基础上，提出了首先将观测资料按照观测历元不连续分成若干小弧段，然后利用差分法进行周跳探测，根据差分后周跳放大的特性判断周跳和野值，并确定其位置利用宽带组合和电离层组合的方法解算周跳大小。通过实例验证了其有效性。     

拟合后剩余残差的统计检验与待估参数的选择

在空间技术的实际资料处理中,经常遇到不同待估参数组合解算的ＲＭＳ水平大致相当而估值结果相差甚远的情况．本文提出采用残差统计检验的方法,结合ＲＭＳ的大小,来判断精密定轨和参数解算的好坏．将拟合后的剩余残差序列看作一个随机变量样本,并假设其满足正态分布,采用高阶矩和皮尔逊χ２ 统计量来度量残差序列偏离正态分布的程度．根据统计检验的结果,提出选择合适的待估参数的标准     

星载GPS卡尔曼滤波定轨算法

利用卡尔曼滤波定轨算法，处理神舟4号星载GPS伪距实测资料，重点在于研究卡尔曼滤波中模型误差方差矩阵的选取准则，GPS信号中断或连续野值对递推滤波的影响，如何自主监控滤波的运行状态，即是正常还是趋于发散，目的在于评价该算法用于星上自主定轨长期平稳运行的可靠性．