融合海域多源重力数据的正则化点质量方法

泰勒级数展开是实施位场向下延拓解算的主要方法之一。该方法的有效性主要取决于位场延拓参量各阶垂向（或径向）偏导数的求取精度及其可靠性。为了避免使用封闭解析核函数在球边界面出现奇异性带来的不确定性问题,依据各类重力观测经滤波处理后均表现为一类有限频谱带宽信号的特点,提出将地球外部重力异常泊松积分式的核函数表示为球谐级数展开式,并将其截断为与重力观测值频谱范围相一致的带限求和式,进而通过直接求导方法,推导得到一组与带限核函数相对应的重力异常高阶径向导数带限计算公式,同时对该组公式进行了实用性改化,并将其应用于重力异常向下延拓泰勒级数展开式计算。使用超高阶地球位模型EGM2008设计两个阶段的数值计算检验方案,分别对重力异常高阶径向偏导数带限模型及其泰勒级数展开向下延拓模型的计算精度进行了检核评估,表明新模型具有良好的可靠性和有效性,在解算稳定性和计算精度两个方面都优于其他同类模型。

     

重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重力场模型的球谐分析方法,导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本文算法的有效性和实用性。     

重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重量力场模型的球谐分析方法，导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本算法的有效性和实用性。     

直接利用旋转矩阵进行空间后方交会的原理和方法

空间后方交会是摄影测量学的基本内容,其解算的理论基础是共线条件方程及其线性化。传统的解算方法是直接以6个外方位元素为未知参数,使用泰勒级数展开进行线性化,然后迭代求解。而这里则直接以旋转矩阵为未知数进行迭代求解,这样既可直接解算出旋转矩阵,又避免欧拉角和旋转矩阵相互转换所引起的计算误差和时间耗费。试验结果表明该方法切实可行,求解精度高,而且迭代次数更少、迭代速度更快。     

直接利用旋转矩阵进行空间后方交会的原理和方法

空间后方交会是摄影测量学的基本内容,其解算的理论基础是共线条件方程及其线性化.传统的解算方法是直接以6个外方位元素为未知参数,使用泰勒级数展开进行线性化,然后迭代求解.而这里则直接以旋转矩阵为未知数进行迭代求解,这样既可直接解算出旋转矩阵,又避免欧拉角和旋转矩阵相互转换所引起的计算误差和时间耗费.试验结果表明该方法切实可行,求解精度高,而且迭代次数更少、迭代速度更快.     

不等式约束PEIV模型的最优性条件及SQP算法

基于约束非线性规划理论的最优性条件,推导了不等式约束PEIV(partial errors-in-variables)模型在加权最小二乘准则下取得最优解的一阶必要条件和二阶充分条件,以此作为算法设计的依据和检核解最优性的标准。根据序列二次规划算法,将非线性目标函数和约束方程在近似值处用泰勒级数展开,转换为二次规划子问题,采用积极约束算法同时估计模型参数和系数阵元素。数值模拟算例和线性回归的结果表明,新算法可行有效,具有良好的计算效率。     

GPS测码伪距绝对定位的几种算法

GPS定位方程是非线性的,一般处理方法是按泰勒级数展开取至一次项进行线性化,再利用最小二乘原理求解,如果所取观测站坐标的初始值具有较大的偏差,略去二次微小量的模型误差,对解算结果将产生不能忽略的影响。本文研究分析了GPS测码伪距绝对定位的传统算法,并提出了一种通过求差法将GPS绝对定位的非线性观测方程转化成线性方程直接求解测站坐标的新算法,通过实例计算表明该方法计算简单,不需要测站的初始坐标信息,不需要求导计算和迭代计算,对于提高GPS测码伪距单点定位的解算速度和精度具有重要的意义。     

应用Slepian局部谱方法解算中国大陆重力场球谐模型

根据经典的球谐函数方法,为满足正交化要求,观测数据需要覆盖整个球面,而对于地表局部测量数据,则无法应用球谐方法解算重力场模型。针对此问题,采用Slepian局部谱分析方法解算中国大陆范围内的实测重力场变化数据,并以GOCE卫星球谐函数解作为已知模型,评估由于实际陆地重力测点的非均匀分布对球谐函数解的误差影响。通过计算多个阶次中国大陆局部范围的Slepian基函数分布;采用GOCE卫星获得重力场模型的前72阶球谐系数作为已知结果,评价实际测点非均匀分布的解算有效性,并针对中国大陆地区采用Slepian基函数进行解算,通过模型对比选择最优截段项数;针对2005—2008年中国大陆地区流动重力测量获得的重力场变化信号进行解算,获得了72阶重力场变化模型。     

不同月球重力场模型的比较与分析

针对3个不同时期解算的月球重力场模型特点,对重力场模型的功率谱和地形相关性进行了分析。基于LP150Q、SGM100i和GL0660B月球自由空气重力异常的比较,研究分析了月球重力场的特征。结果表明,所有的重力场模型都能很好地反映月球正面的重力场特征。基于星间Ka波段测速数据解算的GRAIL系列模型不仅分辨率得到了较大的提高,而且能更好地反映月球背面的重力场信息。     

一种基于泰勒级数展开的电离层延迟改正模型

针对电离层延迟误差对定位精度的影响,本文将泰勒级数展开应用于电离层延迟的求解过程中,提出了一种基于泰勒级数展开的电离层改正模型（TSE模型）。将该模型与传统的Klobuchar模型和NeQuick模型在VTEC的求解精度和定位精度上进行了对比分析,用IGS网站提供的测量数据,通过仿真试验验证,得出了TSE模型在提高定位精度上具有较好的可行性与时间适应性的结论。     

一种基于改进Keren空域配准方法的Papoulis-Gerchberg超分辨率重建

详细介绍Keren亚像素配准算法及其不足,提出Keren算法及其迭代算法的改进算法。该算法基于简化的四参数仿射变换模型而不是传统的刚体变换模型,成功避免了Keren算法因为角度的泰勒级数展开所带来的误差,大大提高了配准精度。实验仿真结果表明该算法与Keren迭代算法相比角度绝对误差有非常显著的降低。最后采用Papoulis-Gerchberg算法进行序列图像的高分辨率重建,实验仿真结果表明基于这种改进配准算法的超分辨率重建效果有较好的提高。     

利用Lunar Prospector Doppler数据解算并分析月球重力场

Doppler技术可高精度测定卫星之间的距离变化率,可以和其他技术联合用于月球卫星定轨。本文利用Lunar Prospector月球项目4个月的Doppler跟踪数据,解算了75阶次月球重力场模型。首先介绍了数据预处理方法、力模型的使用及参数设置等关键技术,然后把解算的重力场模型与同阶次的其他月球重力场模型进行比较,可以看出低阶位系数较LP75G月球重力场模型稍差,但高阶位系数精度有所提高,可能是仅利用了低轨单星数据的原因。     

重力场数学拟合模型解的影响因素探究

为了提高地球重力场模型不适定方程求解的精度,该文采用谱分析方法从级数展开阶数、数据采样率及数据缺失量3个方面探索影响数学拟合效果的根本因素:从常用的三角级数及勒让德级数模型出发,引出重力场拟合模型球谐函数模型,观察在改变级数展开阶数、数据采样率及数据缺失量等情况下所对应设计矩阵谱结构的变化,并从微观上研究影响误差分配的有关因素及最小奇异值对误差的决定性作用,为探求重力场模型解不准的原因及实现更高精度的全球重力场模型的建立提供参考。     

利用LP多普勒数据解算月球重力场模型的分析

利用GSFC/NASA提供的GEODYNII/SOLVE软件处理月球探测器LP(Lunar Prospector)扩展任务阶段最后3个月的测速和测距跟踪数据,解算月球重力场模型,比较分析全部位系数解算和部分中高阶次位系数解算2种方法,并对2种方法解算得到的模型进行阶方差分析.同时通过轨道残差、重复轨道误差以及模型大地水准面等几个方面对基于部分中高阶次住系数解算的有效性和得到的模型进行精度评估.结果表明基于部分中高阶次位系数解算的方法进行恢复月球重力场是可行的.该方法将用于"嫦娥工程"中月球重力场的解析.     

月球磁场建模研究

月球磁场是当前各航天大国深空探测研究的重要内容.介绍近年来主要的月球磁场建模方法和相关磁场模型,重点阐述等效场源和球谐函数两种建模方法.对各建模方法的特点、局限性和应用条件进行比较和分析,对下一代高精度月球磁场建模和类月天体磁场建模具有一定的借鉴价值.     

局部区域模型重力异常快速算法

地球重力场位系数模型可以用于计算局部重力扰动场元。然而随着地球重力场模型阶次的提高、局域重力场计算范围的增大,其计算速度往往不能满足工程需求。针对这一问题,在对位系数模型泰勒级数展开的基础上提出了采用向量运算、混合编程的方法,同时对连带勒让德函数Belikov递推方法中与经纬度无关的量进行了预先计算,有效提高了计算速度。提出的方法对于利用超高阶次重力场模型快速解算大范围、高分辨率重力场元数据以及累加求和计算具有一定的参考与借鉴意义。     

利用重力/地形导纳和岩石圈单一薄层模型的月球物理参数反演

针对月震数据分布不均,传统反演方法不易搜索全局最优解等问题,提出联合使用重力/地形导纳和非线性粒子群PSO算法同时反演月球物理参数的方法。结果表明,该方法构建的表面地形载荷模型和内部异常密度载荷模型合理,粒子群PSO算法能同时求解月球物理参数及其全局最优解.将方法运用于月球物理参数的反演,可为月球内部结构研究提供一定的参考。     

超高阶次勒让德函数递推计算中的压缩因子和Horner求和技术

超过2 000阶次的缔合勒让德函数值的递推计算,在接近两极时达到极大的数量级（超过10的数千次方）,这导致现有递推方法在计算缔合勒让德函数值及其导数值时失效。通过插入压缩因子技术,提出一个修改的递推算法,并结合使用Horner求和技术计算球谐级数的部分和。试验表明,该算法至少可以计算到3 600完全阶次的球谐级数式,优于现有结果。     

超高阶次勒让德函数递推计算中的压缩因子和Horner求和技术

摘要：超高阶次（如2000阶次）缔合勒让德函数值的递推计算,在接近两极时达到极大的数量级（超过10的数千次方）,这导致现有递推方法在计算缔合勒让德函数值及其导数值时失效。我们通过插入压缩因子技术,提出一个修改的递推算法,并结合使用Horner求和技术计算球谐级数的部分和。试验表明,该算法至少可以计算到3600完全阶次的球谐级数式,优于现有结果。     

超高阶重力场模型最小二乘快速实现

采用最小二乘方法解算超高阶重力场模型,不可避免会遇到大型矩阵的计算,直接求解是难以实现的。本文从重力场模型的基本观测方程出发,利用正余弦函数和面球谐因子的正交性,分析系数矩阵及法矩阵的特点,在法矩阵块对角化的基础上,利用系数矩阵求解法矩阵时“次m”递增的特点,对法矩阵求解方程进行约化、对Legendre函数的计算和存储方式进行了设计,结合缔合Legendre函数关于赤道的对称性,解决了大型矩阵存储及计算效率低下的难题,实现了超高阶重力场模型最小二乘方法的小存储、高效率的解算。通过试验模拟,改进后的方法相比传统块对角方法效率提高300倍,利用此方法可以在普通PC机上快速、高精度地解算2160阶次超高阶重力场模型,算法精度相比数值积分方法至少提高了5个数量级,并且在一定程度上可以评估原始观测数据的精度。