星载海洋高度计应用对测轨精度的要求

本文通过动力海洋学的典型空间尺度与ＧＥＯ－３，ＳＥＡＳＡＴ，ＧＥＯＳＡＴ和ＴＯＰＥＸ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ等卫星高度计测量高度的精度作比较，将星载高度计应用对测轨精度的要求作了总结。对大多数海洋学研究来说，应用卫星高度计数据要求测轨精度达到数十厘米。     

高度卫星定轨精度对其测高精度数据在海洋应用中的影响

卫星测高术是７０年代发展起来的一项新技术，到目前为止国外已陆续发射了七颗载有高度计的卫星，高度计卫星定轨的精度对测高数据的应用有很大影响，本文概述了卫星高度计测高数据在海洋应用上的一些结果、影响轨道的因素、测轨方法和轨道精校正方法，最后根据现有卫星轨道校正数据得到卫星轨道误差与校正精度的关系式，据此分析了轨道计算误差地卫星高度计测高数据在海洋应用中的影响。     

星载海洋高度计应用对测轨精度的要求

本文通过动力海洋学的典型空间尺度与ＯＥＯ－３，ＳＥＡＳＡＴ，ＧＥＯＳＡＴ和ＴＯＰＥＸ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ等卫星高度计测量高度的精度作比较，将星戴高度计应用对测轨精度的要求作了总结．对大多数海洋学研究来说、应用卫星高度计数据要求测轨精度达到数十厘米     

海洋测高卫星的激光定轨

综述了海洋测高卫星激光定轨的发展近况,论述了我国将发射的HY-2海洋二号卫星实现激光定轨的技术途径及其达到厘米级精度定轨的可能性。     

海洋二号卫星厘米级定轨的实施建议

针对海洋二号（HY-2）卫星如何实现厘米级定轨问题,提出下列建议：海洋二号卫星不必采用DORIS定轨;给海洋二号卫星装备无电功耗需求的激光后向反射镜阵列,以便对它进行多个SRL测站观测的激光厘米级定轨;给海洋二号卫星装备具有双频载波相位测量能力的GPS信号接收机,实现高精度的星载GPS测量定轨.     

略论海洋测高卫星GPS厘米级定轨的实施基础

基于对多种飞机的机载GPS测量实践,认为我国HY-2海洋二号卫星实现厘米级精度的星载GPS定轨测量的基础是:选择适合天线,捕获多颗在视GPS卫星;注重天线安装位置,减弱多路径效应影响;选择适合GPS信号接收机,确保星载GPS测量数据优质。     

改进单组CEI基线对卫星定轨精度的影响研究

短基线相位干涉测量是一种被动测角卫星定轨跟踪方法,测量精度高。利用该方法采用单组正交双基线对静地卫星的定轨精度进行了仿真计算,并分别采用物理延长东西基线和东西基线阵列两种方法来考察对卫星定轨精度的改进情况。仿真结果表明,物理延长东西基线可以显著提高定轨精度;若星下点与跟踪网相距较远,则东西向基线阵列可显著提高定轨精度,且该方法对我国北斗卫星群的整体定轨效果很好,能进行几十米级的定轨。     

卫星测高在海洋测绘中的应用

研究了卫星测高数据在海山探测以及无图海域水深预测方面的应用。介绍了匹配滤波法检测海山的理论与方法，并研究了反演海底地形时的重力导纳理论以及滤波窗口和滤波函数的选择。实践表明，利用卫星测高数据反演海底地形的精度可优于水深的10％。     

卫星高度计数据样本大小对潮汐信息提取的影响

对3颗高度计卫星TOPEX/POSEIDON(TP),Jason-1(J1),Jason-2(J2)自1992—2011年683个重复周期,共18.6年的数据进行分析,得到全球海洋潮汐调和常数,并重点分析了采用不同样本大小的卫星高度计数据对潮汐信息提取的准度和精度所带来的影响。研究结果表明,参与分析的卫星高度计数据观测样本数的增加可以降低其反演潮汐各分潮振幅时的误差。观测时间为18.6年的高度计数据调和分析所得的主要半日分潮与实测比较,其振幅差相比于利用10年数据的计算结果减小约0.5cm;但是由于忽略了卫星更替过程所带来的观测时间差来进行调和分析,将会对计算分析过程中产生的迟角误差造成影响,主要全日分潮的迟角误差增加约2°,而半日潮迟角误差的改变则比较小。本文进一步用理想化实验解释了造成这种迟角计算误差变化的原因,比较了轨道交叉点上,由卫星在升轨和降轨2个轨道上各自的观测数据计算得到的调和常数,发现随着参与分析的高度计观测样本数的增加,调和分析计算潮汐调和常数时的内符精度也会显著提高。利用18.6年数据比利用10年数据进行调和分析时,主要半日潮调和常数的精度提高了约7%。     

几种卫星测高海洋重力场模型精度比较分析

以中国南海部分海域作为试验区,依据测区船载重力测量结果分别对S&S V28.1、S&S V29.1、DTU15和DTU17卫星测高海洋重力场模型开展了精度评估与分析工作。首先利用EIGEN6C4超高阶位系数模型计算得到的参考重力异常,使用多项式拟合技术对船载重力异常进行了长波误差改正;然后借鉴3σ准则进一步控制船载重力测量结果质量;最后以RMS作为精度主要评价指标,完成了对4种海洋重力场模型精度评估。结果表明,4种海洋重力场模型检核精度整体相当,其中S&S V29.1检核精度略高于S&S V28.1,4种重力异常模型在试验海域精度大致在1.5~6mGal之间。试验结论对于后续重力场模型应用具有一定参考价值。     

基于卫星高度计数据的全球海洋潮汐特征分析

本文基于长度为18.61年(1992-10-03～2011-04-29)的TOPEX/Poseidon,Jason-1及Jason-2卫星高度计沿轨数据,选择全球海域48943个计算点进行调和分析,提取了四大分潮(M2,S2,K1,O1)的潮汐调和常数.与分布在不同水深下的162个验潮站分析结果对比,四大分潮的矢量均方...     

基于星载GPS数据的HY-2B卫星简化动力学精密定轨

为研究满足HY-2B星载GPS定轨要求的EGM2008重力场模型合理阶次和HY-2B卫星简化动力学定轨精度,采用HY-2B卫星14天星载GPS观测数据及不同阶次EGM2008重力场,进行简化动力学轨道确定。结果表明：采用120阶及以上阶次的EGM2008重力场模型,能够获得厘米级高精度定轨结果。同时,检核结果显示：采用简化动力学法定轨时,载波相位残差结果稳定在6.2～6.8 mm之间,重叠轨道对比结果在轨道径向、切向、法向上均优于0.6 cm, SLR检核整体轨道精度优于4 cm。定轨结果满足测高卫星需求,可为后续我国海洋系列卫星精密轨道确定等相关科学研究提供借鉴。     

卫星高度计波高数据同化对西北太平洋海浪数值预报的影响评估

通过数值试验验证卫星高度计波高数据同化对西北太平洋3 d海浪预报的改进效果。驱动海浪模式的强迫场采用国家海洋环境预报中心基于MM5模式预报的风场,波高数据同化使用的观测数据是Jason-1卫星高度计有效波高。用最优插值数据同化方法获得海浪有效波高的最优估计并重构相应的海浪方向谱,以此为初始场进行为期3 d的数值预报试验。与没有同化的预报进行了比较和分析,结果表明卫星高度计海浪数据同化对0~72 h预报有不同程度的明显改善,改进程度随预报时效的增加而减少。     

卫星测高在确定地球重力场中的应用

根据测高所得的几何量与地球重力场物理量之间的关系，探讨了卫星测高数据在确定地球重力场参数中的应用，主要包括利用卫星测高数据确定海洋大地水准面、确定海洋重力异常和改善地球重力场模型。     

卫星高度计海面风速的校准与验证

为了改善不同卫星高度计海面风速数据之间的一致性,以浮标数据为基准,对国内的HY-2A和国外的T/P、GFO、Jason-1、Envisat、Jason-2、CryoSat-2共7颗卫星高度计的海面风速数据进行了分析,给出了各个卫星高度计的海面风速校准公式,并对其校准效果进行了验证。验证结果表明:各个卫星高度计的海面风速在经过校准后,与浮标海面风速差异的均值和均方根都有所降低,其中HY-2A最为显著。经过校准后所有卫星高度计的海面风速与浮标海面风速差异的均值都在±0.2m/s以内。除了HY-2A、GFO和Jason-1,其余4颗卫星高度计校准后的海面风速与浮标海面风速差异的均方根都在1.6m/s以下。由此可以得出结论,利用本文的校准公式对各个卫星高度计(特别是HY-2A卫星高度计)的海面风速进行校准,可以有效减少其与浮标海面风速之间的差异。     

北斗导航卫星迭代双向卡尔曼滤波定轨

以不同天的广播星历拟合初值结果作为北斗星导航系统(BDS)卫星轨道解算参数初值,分析了状态参数不同初始值对BDS双向卡尔曼滤波定轨结果的影响。针对卡尔曼滤波系统不稳定时或弧段长度未能使卡尔曼滤波达到稳定时,初始值的误差对BDS卫星滤波结果影响较大的情况,提出了将双向卡尔曼滤波定轨解算得到的卫星初始历元状态参数估计值作为初值,其他参数初值重新解算,初始方差保持不变,进行迭代计算的迭代双向卡尔曼滤波定轨算法。实验结果表明,在相同初始先验方差的情况下,迭代双向卡尔曼滤波定轨方法整体提高了BDS卫星轨道精度。     

HY-2A测高数据对重力异常反演精度的影响分析

通过联合HY-2A、TP、Envisat卫星的高度计数据,分析HY-2A测高数据对中国南海重力异常影响。首先,将HY-2A和TP、Envisat数据进行对比,通过共线处理和交叉点平差前后的不符值RMS统计分析表明,HY-2A数据精度优于TP变轨后及Envisat数据精度;利用逆Venning-Meinesz公式分别计算中国南海海域(0°~23°N,103°E~120°E)15'×15'的重力异常,将反演结果与船测结果对比,HY-2A数据加入反演得到的重力异常精度在±6.13m Gal,其精度要优于没有HY-2A反演得到的结果,并分析反演重力异常与船测重力差值分布规律。结果表明,HY-2A数据对于提高海洋重力异常计算精度具有一定意义。     

有效波高的非线性统计及在南海卫星高度计中的应用

在已获得的海浪非线性波面概率模式的基础上通过Ochi关系，导出了一种有效波高的非线性统计分布。分布表明，本研究结果既推广了有效波高的双参数对数－正态分布，又能够以波陡作为有效波高的非线性控制参量来体现概率分布形式的变化。此研究应用于南海卫星高度计的资料分析，获得了理论与现场数据较为吻合的结果。     

导航卫星在海洋测绘中的应用及其展望

回顾了卫星多普勒定位和GPS卫星定位技术在我国海洋测绘中的应用,进而展望了GNSS在下述几方面将成为海洋测绘未来应用的新亮点:导航卫星将为海洋强国建设发挥重大作用;GNSS三频接收机将为海域测量开创新篇章;GNSS导航卫星能够为机载激光测深系统提供更高精度的在航7维状态参数和3维姿态参数.     

卫星高度计资料在三维海温和盐度数值预报中的应用

随着卫星遥感观测技术的发展,越来越多的卫星观测资料被应用于数值模式的同化研究中.基于国家海洋环境预报中心西北太平洋三维湿盐流预报系统,利用法国CLS中心的沿轨高度计资料的海表面高度异常的融合数据,结合基于三维变分的OVALS(ocean variational analysis system)同化系统,在垂向将海面高度...