HY-2B星载GPS数据质量及简化动力学精密定轨分析

对HY-2B卫星星载GPS数据进行质量检查,分析伪随机脉冲先验值对简化动力学精密定轨的影响。结果发现,在所有时间间隔中,先验标准差为1×10^-8 m/s²时定轨精度最高,最优伪随机脉冲时间间隔为6 min。估计天线相位中心变化（PCV）,分析不同分辨率（10°×10°、5°×5°）PCV模型对定轨结果的影响,并使用载波相位残差、重叠轨道比较和SLR检核对定轨结果进行检验。结果表明,99%以上的历元能观测到4颗以上GPS卫星,数据完整率达到99.65%,L1、L2波段的多路径误差RMS均值分别为15.7 cm、9.5 cm,证明HY2国产接收机性能良好。轨道内符合精度均达到cm级;未加PCV模型时,SLR检核RMS值为27.8 mm,加入10°×10°、5°×5° PCV模型后,SLR检核RMS值分别提高0.9 mm和1.2 mm,说明轨道外符合精度也达到cm级。     

利用多种测高数据反演中国南海海域重力异常

联合Geosat/GM、ERS-1/168和Envisat 3种测高数据,基于高精度地球重力模型EGM2008,采用垂线偏差方法和逆Vening-Meinesz公式,利用移去-恢复技术确定了中国近海及邻近海域(0°N～42°N,102°E～138°E)分辨率为2′×2′的重力异常.在中国南海海域,测高重力异常与船测重力...     

北斗三号全球系统空间信号精度评估分析

以精密星历和钟差为基准,对BDS-3广播星历的轨道精度、钟差精度和3类空间信号测距误差(signal-in-space range error, SISRE)精度进行评估。结果表明,BDS-3广播星历的轨道精度明显优于BDS-2同类卫星,其轨道径向RMS精度优于0.18 m,切向和法向RMS精度优于0.6 m;BDS-3广播星历钟差的误差基本小于5 ns,且较BDS-2卫星变化更为平稳,其平均RMS统计精度为1.86 ns,平均95%统计精度为3.23 ns,均优于BDS-2卫星;BDS-3卫星仅受轨道影响的SISRE、全球平均SISRE和最差SISRE的RMS统计精度分别为0.12 m、0.58 m和0.60 m,相应95%统计精度分别为0.22 m、0.99 m和1.02 m,较BDS-2均有明显提升。     

基于带谐重力场的测高卫星轨道设计

推导了一组测高卫星轨道设计的理论公式,介绍了相关方法,并编写了一套软件。分别以激光测高卫星ICESat和雷达测高卫星HY-2A为例,基于31阶地球带谐重力场,给出了其平均轨道参数与密切轨道参数。轨道模拟显示,卫星经过各自的回归周期之后,其星下点均能精确回到初始位置,并且长半轴、轨道倾角、偏心率和近地点幅角均没有发生长期和长周期的变化,符合参考轨道要求。     

北斗三号B1C/B2a新信号精密定轨性能分析北大核心CSCD

为分析评估BDS-3新信号(B1C和B2a)的定轨服务水平,收集2021-05-01~06-30全球均匀分布的69个MGEX测站观测数据对B1C和B2a信号精密定轨性能进行评估。48 h重叠弧段结果表明,使用B1C/B2a组合观测值时,BDS-3 MEO卫星轨道3D RMS值优于6 cm,径向优于2 cm,激光测距检核残差优于4 cm。此外,单BDS-3 MEO及BDS-3 MEO+Galileo两种情况下新老信号精密定轨结果表明,前者新老信号定轨精度相差不超过1 mm,定轨性能基本相当;后者B1C/B2a新信号相比于B1I/B3I老信号呈现出更优的定轨性能,其3D RMS提升0.38 cm。     

第二代星基增强系统GATBP的PPP服务模糊度固定效果

为验证第二代星基增强系统GATBP PPP服务的模糊度固定效果,使用与观测值相关的信号偏差改正数对卫星硬件延迟进行改正,利用LAMBDA方法分别固定宽巷和窄巷模糊度,获得固定的单差无电离层组合模糊度。使用GATBP精密产品对10个MGEX测站7 d的观测数据进行PPP解算,并与CODE精密产品解算结果对比。结果表明,使用GATBP产品的宽巷和窄巷模糊度固定率平均值分别为95%和30.2%,水平方向定位误差RMS优于10 cm,三维定位误差RMS优于15 cm,相位观测值残差RMS优于3 cm,对流层估计误差RMS优于1.5 cm;使用CODE产品的宽巷和窄巷模糊度固定率平均值均在95%以上,相位观测值残差、定位误差和对流层估计误差均显著小于GATBP产品。     

基于运动学和简化动力学的SWARM卫星精密定轨研究

基于运动学和简化动力学方法,使用星载GPS观测数据,对SWARM卫星进行精密定轨,将轨道结果与ESA发布的事后科学轨道进行作差分析。结果表明：运动学轨道径向、切向和法向7 d平均RMS均小于3 cm,定轨精度达到cm级;简化动力学轨道径向平均RMS在0.65 cm左右,切向和法向在1.3 cm左右,高于预期要求。此外,使用IGS快速星历对SWARM卫星进行定轨,其精度与精密定轨精度近似相等,而在SWARM卫星近实时定轨研究中,使用IGS超快速星历确定的运动学轨道3D-RMS为9.68 cm,简化动力学轨道3D-RMS为3.61 cm,低于IGS快速星历的定轨精度。     

短弧段ETALON卫星的SLR数据解算分析

提出一种短弧段ETALON卫星的SLR数据处理策略,仅解算卫星轨道、测站距离偏差、地球自转参数,并利用2018-01~10数据进行验证。结果表明,ETALON-1/2卫星定轨残差RMS分别为1.11 cm、1.08 cm;与IERS-C04 产品相比,短弧段数据解算的X_p、Y_p、LOD参数误差RMS分别为2.21 mas、2.26 mas、218.30 μs/d;与ILRS事后最终轨道相比,ETALON-1卫星R、T、N方向轨道精度分别为1.6 cm、8.5 cm、6.8 cm,ETALON-2卫星R、T、N方向轨道精度分别为 2.1 cm、8.9 cm、8.7 cm。     

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。     

利用ICESat/GLAS数据获取北极海冰出水高度的研究

利用ICESat激光测高卫星数据获取2003-10～2008-03北冰洋秋季与冬季海冰出水高度,结果与国外相关研究基本一致。出水高度数据的拟合结果表明,北极海冰出水高度以每年约2.3 cm的速度递减,该速度比此前的相关研究结果更快。在不同作者利用ICESat数据计算的北极海冰出水高度的对比中,不同方法得到的结果之间存在明显的系统误差。对引起系统误差的原因进行深入分析表明,高程滤波的窗口长度、确定海面高的范围以及海面观测值的选取方式都会使出水高度的计算产生cm级的误差。     

基于CMONOC建立和评估中国区域电离层模型

利用中国地壳运动监测网络CMONOC中85个测站的GPS观测数据,建立3种常用的区域电离层模型:多项式函数模型(polynomial model,POLY)、低阶球谐函数模型(low-degree spheric function model,LSF)和球冠谐函数模型(spheric cap harmonic model,SCHA),并利用数字测高仪和GPS实测数据对3个模型进行评估和比较。与数字测高仪数据的比较表明,3个模型能够较为准确地反映VTEC的变化趋势,证明了模型的有效性。与GPS实测数据的比较表明,3个模型中平均精度最高的是低阶球谐函数模型,其次是多项式模型,最后是球冠谐模型,其RMS和STD平均值依次为3.48 TECu、3.03 TECu、3.54 TECu、3.00TECu、3.82TECu、3.25TECu。利用GPS实测数据计算GIM(global ionospheric maps)模型的精度,结果显示,3个模型的BIAS均比GIM模型大,但是其RMS和STD小于GIM模型,显示了区域模型精度较高的稳定性。由各个模型与GIM模型的VTEC差值格网图可知,3个模型在建模区域的中部精度较高,多项式模型在边界有较明显的边际效应。     

一种改进的混合差分实时GPS卫星钟差估计算法及其实现

提出一种改进的混合差分算法,实现实时GPS卫星钟差估计。算法实现过程主要采用4个解算步骤,最终生成播发至用户的实时钟差产品。利用全球分布的68个测站实时数据流进行GPS卫星实时钟差解算,并对2018-01-14～01-19的实时GPS卫星钟差产品采用2种方法进行检核:1)与IGS快速钟差产品比较;2)运用实时动态PPP结果检核。结果显示,基于改进的混合差分算法,利用实时数据流实现的GPS实时卫星钟差产品具备STD为0.15 ns、RMS为0.63 ns的精度,可提供实时cm级定位服务。     

2022年青海门源地震震源机制与同震滑动分布研究

采用Sentinel-1A卫星提供的升降轨雷达影像数据研究门源地震同震形变及震源机制。首先利用合成孔径雷达差分干涉(D-InSAR)技术获得门源地震的同震形变场;然后以升降轨同震形变场为源数据,利用弹性半空间位错模型进行反演,确定地震的断层几何参数和滑动分布;最后基于同震滑动模型对升降轨同震形变场进行正演。结果表明,沿雷达视线方向的升轨和降轨同震形变场最大抬升形变量分别为39 cm和58 cm,最大沉降形变量均为56 cm。此次门源地震为左旋走滑型地震事件,发震断层方向为NWW-SEE、走向为109°、倾角为86°,主要集中在地下2～6 km处,最大滑动量为4.2 m,释放的地震距为8.22×10¹⁸Nm(M_W6.6)。正演结果表明,本文滑动分布模型准确可靠。     

北斗GEO卫星钟差频间偏差变化特性分析

解算北斗二号区域导航系统(BDS-2)、北斗三号全球导航系统(BDS-3) GEO卫星钟差频间偏差(inter-frequency clock bias, IFCB),对比分析其变化特性。结果表明,BDS-2 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB具有明显的时变性与周期性,BDS-3 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB时变性不明显。分析BDS-2单日IFCB的周期变化特性,并采用分析得到的周期构建IFCB模型化函数。应用多项式和基于谐波函数的混合函数分别对IFCB进行模型化处理,模型化结果表明：4阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 6 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.131 3 m; 8阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 4 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.123 8 m。当采用多项式进行IFCB模型化时,相应精度随多项式阶次的增加而提高,但仍然劣于基于谐波函数的混合函数。当用常数代替BDS-3相位IFCB结果时,平均拟合RMS优于0.000 5 m;当用常数代替伪距IFCB结果时,平均拟合...     

JASON-2天线相位中心变化估计及1 cm精密轨道确定

利用JASON\|2卫星1 a的实测星载GPS数据,基于非差简化动力学定轨残差,建立JASON\|2接收机天线相位中心变化（PCV）模型。采用一个轨道重复周期的独立数据,分析JASON\|2的PCV对定轨残差和定轨精度的影响。引入所得PCV确定JASON\|2的1 a的最终精密轨道,通过残差分析、重叠弧段对比以及与JPL外部精密轨道比较等方式对轨道精度进行评价,结果表明,所得PCV能够提升JASON\|2卫星精密轨道精度且结果比较稳定,可以实现3D RMS接近2.5 cm、径向RMS约1.0 cm的定轨精度。     

基于CryoSat-2数据反演2011～2017年波弗特海海冰厚度变化

利用CryoSat-2卫星测高数据反演波弗特海的海冰厚度,并利用2010~2013年10月份仰视声呐(ULS)和2011年冰桥计划（IceBridge）数据对结果进行精度评估。结果表明,测高反演的海冰吃水深度与ULS吃水深度差值的最大值和标准差分别为14 cm和4 cm;测高反演的海冰厚度与冰桥计划海冰厚度差值的平均值和标准差分别为2.7 cm和65.7 cm,优于Laxon(2013)研究结果（分别优化2.1 cm和6.6 cm）。在此基础上,研究2011~2017年波弗特海夏冬两季的海冰厚度变化,发现二者具有类似的分布特征,且冬季3月海冰覆盖范围更广,厚度更大;进一步分析2011~2017年3月份冬季海冰厚度年际变化,发现其呈整体下降趋势,且2012年最小,2014年最大。     

利用Cryosat-2 SAR模式数据确定北冰洋海平面模型

围绕Cryosat-2卫星SAR模式测高数据处理方法展开研究,利用决策树算法确定冰间水道观测值提取的参数和阈值,进而建立北冰洋海冰覆盖海域的海平面模型UST-CS2。结果表明,UST-CS2与DTU21海平面模型具有较高的一致性。ICESat-2激光测高数据的验证结果表明,UST-CS2的标准差为10.72 cm,与DTU21等模型精度基本持平,证明该模型具有可靠性。     

基于实测星间距离的BDS-3卫星集中式自主定轨性能初步分析

简要给出基于星间双向测距的BDS-3导航卫星自主定轨模型,然后基于BDS-3基本系统的18颗MEO的星间链路测距数据开展自主定轨处理及性能分析。结果表明,BDS-3星间链路测距功能运行稳定、连续性较好,单星可用链路数目约为8.5条,星间建链几何构型PDOP值约为1.34;连续30 d的集中式自主定轨处理正常稳定,与事后精密产品比较得出,所有卫星的轨道URE的平均RMS为0.47 m,相对时间同步误差的平均RMS为0.31 ns。     

基于Sentinel-1卫星SAR数据的洪水淹没范围快速提取

洪水灾害会对社会、经济、环境造成巨大损失,洪水淹没范围的确定是抗灾救灾决策必不可少的工作。遥感技术,特别是有着全天时、全天候、高分辨率特点的合成孔径雷达(SAR)是洪水灾害灾情评估的有力工具。Sentinel-1A作为欧洲宇航局(ESA)哥白尼计划(Copernicus Programme)发射升空第一颗环境监测卫星,意义重大。目前,国内还没有研究利用Sentinel-1卫星数据的相关文献。本文以2014年12月斯里兰卡遭受洪灾前后Sentinel-1A获取的影像为例,运用阈值法和RGB波段组合的方法,快速有效地提取出了洪水淹没范围。本研究为接下来对Sentinel-1卫星数据在洪水灾害评估中的研究利用提供了参考。     

附加GIM约束的全球电离层建模

针对目前地基GNSS台站在全球分布不均匀,导致南半球海洋和中高纬地区出现与实际不符的VTEC为负值的问题,利用IGS前1 d的最终GIM作为虚拟观测值对TEC可能为负值的地区进行约束,结合GNSS数据建立全球电离层模型(称为SGG模型),并用2014年200多个IGS台站数据对模型进行验证。结果表明,各台站VTEC的RMS优于3 TECu(赤道异常区域RMS在5~7 TECu)。同时SGG能有效消除南半球海洋(40°~90°S)VTEC为负的情况,且对原有非负VTEC几乎没有影响(其变化小于2 TECu)。SGG的卫星DCB与CODE 相比,RMS和MEAN分别优于0.2 ns和0.04 ns,不同纬度带SGG与CODE的接收机DCB估值变化基本一致,两者之差基本在1 ns以内。