近圆轨道卫星交叉点概略位置理论计算

轨道交叉点在标校卫星系统偏差参数、评估卫星载荷性能以及卫星精密定轨方面具有重要作用.针对现有轨道交叉点计算多采用搜索法结合多项式拟合方法,虽能够获取精确交叉点位置但较难分析交叉点整体分布特征的问题,该文从二体问题解析解出发,推导了交叉点概略位置理论计算公式,并分析了不同卫星轨道交叉点特性,提出了基于交叉点函数的计算方法,并用仿真试验数据对本文方法有效性进行了验证.该文方法为分析交叉点概略位置空间分布特性提供了一种思路.     

遥感测绘卫星全球广域定标定位框架体系

针对我国遥感测绘卫星应用的实际需要,提出国境内实体几何定标检定场与国境外虚拟数字定标场相结合,卫星载荷实测位置/姿态参数与地面大范围基础地理信息几何控制要素相融合,经整体协同处理构建一种全球广域几何定标与地面目标三维定位的基础框架体系,为测绘卫星影像数据的全球应用提供一致的控制基础和可靠的定位基准。全球广域定标定位框架体系的建立,主要解决基于参考椭球面的全球剖分球面网格的构建技术,境内实体几何定标场的设计与实现技术,境外虚拟数字定标场的分布与交叉定标验证技术,以及卫星载荷实测成像参数与大量地面几何控制数据进行天地协同的融合处理技术。本文对涉及的相关技术进行了介绍和分析,并对分项试验验证情况进行了讨论。     

GNSS数据处理时空参数的相关性

卫星轨道、钟差以及测站坐标等是全球导航卫星系统定位（global navigation satellite system,GNSS）的核心参数,构成了卫星导航系统数据处理的时空基准。通过比较国际GNSS服务（International GNSS Service,IGS）不同数据分析中心提供的GNSS精密时空产品发现,各分析中心的轨道、钟差存在明显差异,并且轨道、钟差的相对偏差存在很强的相关性。针对该问题,讨论了GNSS卫星轨道、钟差的相关性问题,分析了轨道、钟差相对偏差的周期特性,并提取了周期项模型参数;建立改正模型,提高了不同分析中心产品的一致性;对时空基准周期性误差的原因进行了分析,并以参数降相关为出发点,对GNSS时空基准精度提升的方法提出了建议。     

高铁轨道基准网3维构网测量及其平差方法

针对当前高速铁路轨道基准网存在的不足,提出了一种基于3维自由测站交会构网的轨道基准网测量及其数据处理的新方法。首先采用边角网间接平差的严密精度估算方法,对轨道基准网的点间相对精度进行仿真计算;然后结合西南交通大学轨道基准网实验网实测数据,采用自检校3维网平差方法进行数据处理。通过仿真计算和对实验数据的计算分析,认为构网法可以用于轨道基准网3维网测量及其数据处理。而且该方法严谨、效率更优,可供有关部门参照和借鉴。     

基于高分一号对资源三号卫星交叉定标的研究

为了研究在不依靠国外辐射基准卫星为参考的情况下,基于国产高分辨率卫星对资源三号(ZY-3)卫星交叉定标的可行性,该文提出了一种基于国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的交叉定标方法。实验对ZY-3多光谱传感器MUX进行了两次交叉定标实验:第一次以GF-1PMS为参考传感器;第二次以GF-1 WFV2传感器为参考。两次交叉定标结果与MUX场地定标系数对比,以PMS为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为-1.16%、3.19%、1.62%和5.64%;以WFV2为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为2.83%、17.30%、20.85%和7.54%。采用Landsat-8数据作为验证参考,利用PMS-MUX交叉定标结果反演辐亮度值,在4个波段的最大相对误差为-6.88%。经过分析讨论,PMS-MUX交叉定标结果的不确定度为6%。     

两种星载微波辐射计被动亮温数据的交叉定标

针对两种不同星载微波辐射计在长时间序列的变化探测研究中存在时空间差异问题,应用时空匹配交叉定标方法,选取亚马逊雨林作为高亮温地面观测目标和格陵兰地区为低亮温地面观测目标,采用原始轨道扫描数据对微波成像仪和先进微波扫描辐射计的时空上相匹配的5通道水平和垂直极化亮度温度数据进行交叉定标。研究结果表明,校正决定系数都在0.99以上,均方根误差均小于1.3K,定标系数精确度高,匹配数据拟合程度非常好。精确的交叉定标系数,对于我国FY3号以及后续卫星等微波定标参数确定、同国外卫星的长时间序列衔接以及数据质量的评估等具有重要意义。     

国际重力卫星研究进展和我国将来卫星重力测量计划

本文首先分别介绍了国际已经成功发射的专用地球重力测量卫星CHAMP、GRACE以及即将发射的GOCE、GRACE Follow-On和专用月球重力探测卫星GRAIL的研制机构、轨道参数、关键载荷、跟踪模式、测量原理、科学目标和技术特征;其次,阐述了当前相关学科对地球重力场测量精度的需求;最后,建议我国在将来实施的卫星重力测量计划中首选卫星跟踪卫星高低\低低模式,尽快开展轨道参数优化选取的定量系统研究论证和重力卫星系统的误差分析,依据匹配精度指标先期开展重力卫星各关键载荷的研制以及尽早启动卫星重力测量系统的虚拟仿真研究。     

高分四号静止轨道卫星高精度在轨几何定标

高分四号是世界上第一颗静止轨道高分辨率光学遥感卫星,高精度的几何定标是确保其成像几何质量的关键。本文分析了静止轨道卫星成像几何误差源及成像区域特点,提出了其严格几何成像模型;并在此基础上提出了静止轨道卫星面阵传感器在轨几何定标模型与定标参数估计方案。本文利用Landsat 8数字正射影像与GDEM2数字高程模型对高分四号卫星进行在轨几何定标,结果表明,通过严格的几何定标,可见光近红外传感器与中红外传感器的内部畸变在沿轨与垂轨方向上均稳定优于1个像素,通过统计分析可知,高分四号静止轨道卫星影像的绝对定位精度会受到成像时间与成像角度的影响而存在显著的波动。     

北斗三号B1频点信号软模拟源设计

通过对全球卫星导航系统(GNSS)完整信号流程的精密仿真,建立合理的卫星信号数学模型,产生多种环境下的中频信号,能够为GNSS服务性能评估提供良好的仿真和测试平台,对导航信号各层结构模块化处理并优化算法.?导航电文模块结合轨道仿真软件外推轨道参数,保证了电文参数的真实有效性.?数据采用分段产生信号再校验叠加的方式,保证...     

SAR卫星轨道数据精度对Doris获取DEM精度的影响研究

本文介绍了InSAR卫星轨道状态矢量内插方法,基于荷兰Delft大学开发的Doris雷达干涉软件分析了SAR卫星轨道数据误差对基线参数、参考椭球面相位、地形干涉相位和数字高程模型(DEM)精度的影响。以西藏玛尼地区为例,采用ERS1/2卫星数据,利用Doris软件,分别生成了基于欧空局(ESA)粗略轨道数据和荷兰Delft大学精密轨道数据的数字高程模型(DEM),并以SRTMDEM为基准对其精度进行了对比分析。结果表明,基于粗轨数据获取的DEM明显存在系统偏差,而基于精轨数据获取的DEM与SRTM DEM吻合的很好,相对于前者,精度提高5倍。     

星载InSAR立体基线定标方法

在专用的星载InSAR系统中,基线矢量精度是影响地面高程精度的主要因素之一,对其进行定标能有效提高目定标位的精度。目前,基线定标方法多采用简化的二维平面模型,该模型忽略了顺轨基线分量,导致其定标精度不高。针对此模型存在的不足,提出了一种符合星载InSAR工作特点的立体基线模型,通过建立局部移动坐标系,简化定标参数,优化处理过程。仿真数据处理结果表明,该方法能完成高精度InSAR基线矢量定标,可为星载InSAR系统定标提供支撑。     

典型陆表稳定目标热红外辐射特性分析及适用性评估

以地面稳定目标为参考的网络化定标技术已经成为国际定标领域的研究热点。它利用多次观测的方式减小独立测量不确定性，不仅可极大提升定标校验频次，还可有效提高总体定标精度。基于此，本文利用长时间序列Aqua/MODIS和Landsat 8/TIRS热红外数据，对国际卫星对地观测委员会定标与真实性检验组6个伪不变定标场、敦煌定标场以及格尔木大灶火地区的地表热辐射及大气特性进行了系统性分析，建立了热红外陆表稳定目标甄选标准，即空间亮温标准差低于0.3 K，发射率时间变异系数低于2%，旨在甄选适用于热红外载荷网络化定标的陆表参考目标，以支持热红外载荷在轨辐射定标精度的提升。结果表明：在1 km空间尺度下满足甄选标准的区域分别为：Libya1＿1 km、Libya4＿1 km、Algeria3＿1 km、Algeria5＿1 km、Mauritania1＿1 km、Mauritania2＿1 km、敦煌＿1 km及格尔木＿1 km，其中，Libya4＿1 km面积最大，为75 km×75 km；格尔木＿1 km面积最小，为3 km×3 km；对于100 m空间尺度，在Libya1＿1km、Maurit...     

卫星编队InSAR基线定标分析

在InSAR数据处理过程中,基线参数是影响干涉处理结果的重要因素.卫星编队InSAR系统中基线值不断变化,需要一种可靠的办法精确测定基线参数.基线定标是获取高精度基线参数的重要手段之一,其方法是通过已知的地面定杯点的坐标,反向求解基线长度、基线倾角、轨道高度等参数.在对基线定标基本内容分析的基础上,通过仿真数据来验证定标点布设方案的可行性,为制定更加合理的在线定标方案提供参考.     

多光谱相机基于灰阶靶标的在轨绝对辐射定标

多光谱相机在轨绝对辐射定标是其遥感数据定量化应用的关键环节。高空间分辨率多光谱相机基于大面积灰阶靶标的在轨辐射定标, 以灰阶靶标BRDF、漫射/总辐射比和大气光学厚度等参数的地面测量为主, 通过目标反射辐射与大气程辐射、周围环境辐射的分离, 消除了对气溶胶散射的假设, 简化了定标流程, 突破了基于大面积均匀场定标受到的地理位置和天气状态等条件限制, 该方法有望实现高空间分辨率多光谱相机全动态范围内的高频次、高精度业务化在轨辐射定标。不确定度分析表明, 目前该辐射定标方法可实现4.7%的不确定度, 将来有望提高到3%—4%的水平。对天绘一号多光谱相机进行了基于大面积灰阶靶标的定标试验, 通过两次过顶时刻地面总辐照度变化的比较及靶标观测值的回归分析, 初步判断两次定标时间内多光谱相机波段3的性能发生了变化。     

高铁无砟轨道钢轨精调优化算法

长钢轨应力放散锁定后的轨道精调是确保客运专线无砟轨道几何形位高平顺性的必要阶段。精调作业常通过轨道几何状态测量仪采集轨道三维数据,利用配套精调软件包手动模拟得出调整方案,指导轨道精调。模拟精调中常常反复调整才能使基准轨平顺性达标,自动化程度低。基准轨平顺性满足要求后,仅依靠轨距、轨距变化率、水平和扭曲等参数控制非基准轨,会降低其平顺性。为此,提出利用L₁范数最优原则进行双轨精调的优化算法（optimization algorithm of double-rails track fine adjustment,OADTFA）,建立顾及基准弦端点偏差的平顺性约束,增加非基准轨轨向、高低约束,采用逐点移动基准弦分组调整策略,由单纯形法求解优化调整量。实测数据测试结果表明,OADTFA可实现钢轨自动化精调,确保双轨任意处几何形位高平顺性,自动给出最优左右轨调整量。     

多目标的卫星仪器宽动态非线性定标

传统的场地辐射定标方法由于定标样本少,难以覆盖遥感器动态范围,且不能发现仪器辐射响应是否存在非线性特性。针对这一问题,本文提出了基于多种亮暗等级的地球稳定目标(盐湖、沙漠和海洋)的卫星传感器宽动态非线性辐射定标方法。该方法以MODIS和NCEP数据产品作为稳定目标的地表特性、大气状况的先验知识库,利用大气辐射传输模型计算的多个稳定目标的大气层顶辐射值为定标基准,以二次多项式为定标方程,实现宽动态的非线性辐射定标,并以Aqua/MODIS观测值作为参考,对定标基准的精度进行评估。结果显示,对于反射太阳波段,辐射传输模型的计算值与MODIS观测值间的偏差均值在2%以内。最后,以气象卫星遥感器MERSI为例,基于2014年在稳定目标上空获取的大量定标样本,对其反射太阳通道的辐射响应特性进行研究,从而确定辐射定标方案和辐射定标方程的系数,然后采用敦煌试验场的同步实测数据对定标结果进行验证。结果表明,除了940 nm的水汽强吸收通道,其他通道的定标精度基本在5%以内。     

北极区域SMAP与SMOS亮度温度数据交叉对比与定标

SMAP和SMOS卫星均能提供L波段被动微波亮度温度观测数据，能够获取海冰厚度、海冰密集度和冰面积雪厚度等参数，在北极海冰监测中具有重要作用。本文以北极海洋区域为研究区域，选取2015年—2020年SMAP L1B和SMOS L1C大气层顶表观亮度温度数据，研究SMAP固定入射角为40°的亮度温度和SMOS入射角为37.5°—42.5°亮度温度均值之间的一致性，并分析了极化、海冰类型、季节对一致性的影响，以SMAP亮度温度为基准，采用线性公式逐月对SMOS数据进行定标并得到各月份交叉定标的斜率和截距，并对定标精度进行评估。研究结果表明：（1） SMAP亮度温度整体上低于SMOS亮度温度，水平和垂直极化分别低2.0—3.0 K和3.0—4.5 K，均方根误差分别为4.5—6.0 K和5.0—6.0 K；在冬季，多年冰区域的偏差和均方根误差最小，一年冰次之，开阔水域最大；在夏季，海冰的偏差和均方根误差与开阔水域相近。（2）交叉定标的斜率和截距具有明显的季节特征，且不同月份定标系数的年际变化较小，可以根据月份获取稳定的定标系数。（3）定标后SMOS的亮度温度与SMAP的亮度温度具有较好的一致...     

顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法

IGS各分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差产品可能因采用不同的天线相位中心模型而存在一定差异,其对精密产品之间的比较以及利用精密产品评估北斗空间信号精度会产生一定影响。首先利用实测观测数据深入分析了采用不同天线相位中心改正模型对精密轨道和钟差的影响规律,在此基础上提出了顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法,以欧洲定轨中心、德国地学中心、武汉大学提供的精密轨道和钟差作为参考,对北斗广播轨道、广播钟差以及空间信号精度进行了分析和比较。结果表明,在考虑了卫星天线相位中心改正模型的差异之后,采用不同分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差作为基准评估出的空间信号精度基本一致,地球同步轨道卫星优于1.68 m,倾斜地球同步轨道卫星优于0.78 m,中地球轨道卫星优于0.66 m,验证了所提出的评估方法的正确性。     

星载成像高度计双侧独立交叉定标方法

为通过数据处理提高SWOT的观测精度,本文采用双侧刈幅独立交叉定标对相位误差和倾角误差复合输入的情况进行误差估计。本文选取横跨经度100°和纬度60°的南太平洋东部地区,以HYCOM数据作为海洋真值,根据AVISO官网提供的SWOT和Jason-2 (2016年10月前)轨道参数利用SWOT simulator进行仿真采样,进行刈幅自交叉和星下点刈幅交叉实验。实验将90%的误差校正到4 cm内,近75%的交叉点残差的标准差降到2 cm内,较解算前提升一倍,表明在仪器精度较低时,双侧刈幅独立交叉定标的方法能够科学有效估计两种误差的复合输入值,显著降低了误差水平。     

月球目标监测风云二号静止气象卫星可见光辐射响应变化

月球的光度具有纪年级的稳定性,其辐照度可作为可见—近红外光谱辐射基准,基于此的月球辐射定标方法有望成为辐射定标的新方法之一。本文介绍一种利用月球目标作为稳定辐射定标源,结合月球辐照度模型,跟踪风云二号静止气象卫星遥感仪器可见光通道辐射响应变化的方法。通过轨道预报遴选出风云二号E星(FY-2E)的扫描辐射计2010年1月—2014年10月的对月观测数据,经过月球图像提取和筛选、月球照度模型计算、卫星观测月球照度模型计算、星—月—日距离校正等环节处理后,获取了FY-2E扫描辐射计可见光通道的辐射响应变化,并且与深对流云辐射定标方法进行了对比验证。主要结果:(1)利用月球辐射作为基准可有效监测遥感仪器可见光通道的辐射响应变化情况,通过线性回归分析发现FY-2E可见光通道的辐射响应总衰减率是9.2%,年衰减率为1.96%,95%置信区间的不确定度和稳定性指标分别为±0.79%和2.66,其结果与基于深对流云目标监测的仪器辐射响应结果相近;(2)FY-2E可见光通道较低的量化等级(6 bit)、杂散光影响等因素对利用月球进行辐射响应定标和跟踪监测有一定的影响;(3)FY-2E辐射响应除了衰减趋势,还存在周期性震荡的特点。基于月球目标的辐射定标方法能够有效监测卫星的辐射响应衰减,可作为星载遥感仪器辐射响应定标和检验的一种可靠手段,特别是针对卫星全生命周期的历史数据再定标,从而提高辐射定标精度。