上海天文台的VLBI、SLR、GPS站的空间归心测量

上海天文台的余山VLBI、SLR和GPS站是国际上用以建立和维持地球参考系进行全球动力学研究的基准台站之一。联合应用这些空间测量,需要知道这三个站心间的三维相对位置。本文采用GPS技术及常规的方向、距离和精密水准测量对三个站进行了空间归心测量。介绍了布网、观测和计算方法,得到的归心结果在坐标分量上能达到2cm的外附精度。     

随机模型对解算西安流动SLR站坐标的影响

合理的参数估计及精度评定不仅需要可靠的函数模型,而且需要正确的随机模型。从权函数和粗差编辑两方面,研究了不同随机模型对西安流动卫星激光测距（satellite laser ranging,SLR）站坐标解算的影响,采用全球Lageos-1卫星观测数据计算了西安流动SLR站坐标。计算结果表明:①西安流动SLR站的观测精度和坐标解算精度均达到厘米级。②随机模型直接影响SLR站坐标的解算结果及可靠性;对于相同的计算弧段,抗差方差分量估计得到的站坐标精度最高、结果最稳定,残差加权均方差最小,观测资料利用率也最高;对于相同的计算方案,采用的SLR数据越多,坐标估计精度越高。     

SLR资料的快速处理

详细地介绍了 SL R( Satellite L aser Range)资料的快速分析处理技术。SLR资料的分析处理方法、采用的力学模型和解参数的多少根据目标的不同而异。但是其关键是对 SLR卫星进行精密定轨。本文对此进行了详细分析、比较 ,得出了目前上海天文台已采用的解算模式。根据该解算模式 ,我们分析处理了 1 998年 1 2月 31日至 1 999年 6月 2 9日 ,每 3天一弧段的 ,L AGEOS卫星的 SLR资料。结果显示每 3天弧段的定轨的残差的 rms约为± 1 cm左右。     

阿根廷圣胡安激光测距系统的SLR数据质量分析

利用自行研制的激光定轨软件CASMORD分析阿根廷圣胡安激光测距系统的SLR数据质量.结果表明,阿根廷圣胡安激光测距系统性能良好,具有较小的系统偏差(距离偏差和时间偏差),系统偏差稳定,随时间的变化较小,有效观测圈数和数据观测量处于全球台站前列;经系统偏差修正后,该系统达到了亚厘米级观测水平,具有较高的观测精度,可以为卫星的精密定轨提供在我国本土无法观测的轨道弧段的资料,为我国科学研究和国家的特殊需要提供必须的宝贵资料.     

SLR数据质量对周期性误差检测影响的定量分析

卫星激光测距简称SLR,是目前与GPS、VLBI技术具有同等地位的测站坐标定位手段.利用SLR与GPS并置技术能够较好地检测分析因不同技术及地球物理机制引起的各种周期性误差的影响,对部分全球并置站SLR观测数据进行分析处理,发现SLR数据质量对监测周期性误差规律影响很大,即利用同一测站不同观测区间及精度的SLR数据检测得出的周期性误差差距较大,实验结论对今后应用SLR数据进行测站运动规律分析及机制研究具有重要的参考意义.     

用SLR资料精密确定GPS35卫星轨道

GPS35卫星是全球定位系统卫星星座中的一颗卫星，它的对地一侧安装了激光后向反射器，可实施激光测距观测。用全球SLR资料精密确定了GPS35卫星1995年10月22日——26日和1999年8月1日——6日共2个5天的轨道，求得观测值与计算值的RMS小于3cm。     

利用SLR检核CHAMP卫星轨道

初步研究了利用SLR检核CHAMP卫星轨道的方法。采用2002年1月1日到16日的SLR观测数据对GFZ提供的事后科学轨道进行了检核实验，实验结果表明，GFZ事后科学轨道没有明显的系统偏差，其精度优于10cm。     

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。     

利用SLR检核GPS35卫星精密轨道

论述了利用SLR检核IGS提供的GPS卫星精密轨道的方法。采用2005年9月1日到30日的SLR观测数据对IGS提供的GPS35卫星精密轨道进行了检核实验,实验结果表明,SLR观测站存在一定的系统偏差,IGS提供的精密轨道没有明显的系统偏差,其精度优于2 cm。     

利用SLR检核GPS35卫星广播星历精度

论述了利用SLR检核GPS卫星广播星历精度的基本方法。采用2005年9月1日至11月30日3个月的SLR观测数据对GPS35号卫星广播星历的精度进行了检核,检核结果表明,观测时段内,由广播星历误差所引起的用户等效距离误差约为35cm。由此我们可以得出结论,在观测时段内GPS35号卫星广播星历的精度能够保障导航和实时定位工作的要求。     

GPS台站网在新世纪中的应用前景

通过介绍GPS在人们生活中的重要地位,引出了GPS的新发展——台站网。并且逐一介绍了台站网的历史发展过程,台站网的原理和分类,台站网在各方面的应用前景,最后简要地介绍我国台站网的发展情况。     

模糊聚类定权法对SLR定轨精度的影响

针对卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)精密定轨过程中存在的测站观测数据合理定权问题,将一种改进的模糊聚类算法引入到SLR观测数据定权中。基于国际激光测距服务(International Laser Ranging Service,ILRS)提供的全球SLR测站性能报告,对测站进行近实时滑动分类定权,改变SLR数据处理中权重的经验或者随意性选取模式。经过LAGEOS1卫星2014年1月至2016年12月3年全球SLR实测数据处理的测试。结果表明,当考虑LAGEOS标准点总数、LAGEOS标准点RMS值以及LAGEOS标准点合格率这3项测站质量控制因素确定的测站权值能最大限度地提高卫星定轨精度和观测数据的使用效率,对参与计算的365个3d弧段数据,91.46%弧段精度得到提高,平均提高约3.7mm,且每个测站的定轨残差RMS也得到了降低。这对于正在迈向毫米级测量精度的SLR技术至关重要。     

GPS台站网的发展回顾和应用前景展望

本文介绍了GPS台站网在人类可持续发展中的重要地位,并且介绍了GPS台站网的发展功能,台站网的原理和分类以及台站网的应用前景的展望,最后简要介绍了我国台站网的发展情况。     

利用SLR反演地心运动

为获取地球质心运动,本文利用SLR卫星Lageos1及Lageos2反演了1阶球谐系数,并进一步计算了地球质心,获取了1993年-2006年地心运动时间序列。结果显示:1阶球谐系数C10、C11、S11量级为10-8;地心运动X方向振幅为25.5mm±3.2mm;Y方向变化在28.6mm±2.3mm;Z方向较大为35.0mm±4.3mm。     

基于空间技术实测数据的板块构造运动研究

将ITRF2008解算结果 GPS、SLR、VLBI实测站速度信息和北美CORS网络、中国陆态网络、欧洲CORS网络站速度信息进行基准统一,联合解算IERS组织划定的全球14个主要大陆板块的欧拉矢量,对原有的板块运动参数进行精化;提出了基于最小二乘法的海量台站选择方法,实验结果表明,该台站选取方法能够有效提高海量台站的筛选效率和可靠性。稳定台站的数量越多,分布越均匀,越能够体现板块运动的现势性。     

ITRF中GNSS/SLR并址站归心基线的“一步解”

提出将SLR望远镜的参考点和两轴偏差作为未知参数,在ITRF中联合并址站归心测量中GNSS基线网和地面网观测量（水平方向、垂直角和边长）,建立SLR站观测设备的参考点与观测标志、观测标志之间、参考点和两轴偏差与其他未知参数之间的多种约束条件来求解归心基线的“一步解”。利用“一步解”解算出“陆态网络”中北京、昆明和西安3个GNSS/SLR并址站在ITRF2014中的归心基线及其协方差阵。结果显示：归心基线的中误差优于2 mm,与已有分步解相比,差值不超过2 mm;水平轴和垂直轴之间的偏差分别为3.8、0.7和3.6 mm,中误差分别为1.3、1.2和1.3 mm。     

利用VLBI、SLR技术建立我国地球参考框架

本文首先概述了VLBI、SLR数据的特点,给出了建立地球参考框架的模型;通过对模型中参数的协方差分析,得出了利用10～15个良好分布且具有高精度站坐标的VLBI站就可建立和维持精度为苦干厘米的我国最佳地球参考框架的结论;最后,提出了利用VLBI站和国内现有SLR固定站的并置观测建立我国VLBI/SLR地球参考框架的这一途径,并对此框架的作用进行了探讨。     

基于VLBI、SLR和GPS实测数据的现时板块运动模型

采用空间大地测量技术 (VL BI、 SLR、 GPS)实测板块运动的最新数据 ,导出了全球 7个主要板块 (欧亚、北美、太平洋、澳大利亚、非洲、南美、南极板块 )之间的相对运动欧拉矢量 ,建立了一个完全基于空间大地测量观测的现时板块运动模型 ,称为 SGPMM2。与地学板块运动模型 NUVEL-1 A相比两者基本一致 ,说明最近 3百万年内全球板块运动总体上是稳定的。作者还首次导出了南中国板块相对于欧亚板块的相对运动欧拉矢量 (2 0 .5°S,67.2°W,0 .3 0 0°/ Ma)。与 Armijo等 (1 989)根据欧亚板块内北西藏块体与周围块体的断层走向和滑动速率估计的北西藏块体相对于欧亚板块的欧拉矢量 (1 7.0°S,61 .4°W,0 .45 8°/Ma)相比 ,两者运动方向一致 ,但南中国板块的运动速率稍小。作为对印度板块高速插入欧亚板块之下的响应 ,这个结果证实了南中国板块受西藏块体东向挤压而向东南运动的构造学推断。     

遗传算法的单频网覆盖时延优化

针对目前数字广播电视单频网不能自动进行覆盖结果优化调整的问题,该文在基于地理信息的单频网台站场强预测的基础上,实现了单频网覆盖时延自动优化。首先,利用台站基本信息,结合地理信息,利用台站场强预测模型,对单频网内各个台站进行覆盖场强预测,得到各个台站的覆盖结果矩阵。其次,结合各个台站的覆盖结果矩阵,利用遗传算法对各个台站的时延情况进行寻优。最后,得到每个台站的最优时延结果,以及得到时延优化后的单频网覆盖结果。实验结果表明,本文提出的基于遗传算法的单频网覆盖时延优化算法,能够很好地实现单频网内各个台站的自动时延优化,根据得到的时延结果,对单频网内各台站信号进行控制,从而自动地进行单频网覆盖结果的优化。     

GPS、VLBI和SLR确定地心坐标的精度分析

为评价GPS、VLBI和SLR这3种空间技术确定地心坐标的真正实现精度,我们把3种技术在并置站上的地心坐标进行了相互比较。经过偏心改正和7个参数的转换后,可获得任意2种技术地心坐标不符值的加权中误差,以此作为外符精度。可以看出,VLBI与GPS地心坐标三分量的外符精度在1cm之内,SLR与VLBI和GPS地心坐标三分量的外符精度在1～3cm之间。表明VLBI和CPS实现的地心坐标精度比SLR高一些,已达毫米级。