同波束VLBI双差分电离层电子总量抖动天顶方向统计特性研究

深空探测器和射电源的信号通过地球大气和电离层时相位发生抖动,对地面观测系统如VLBI(Very Long Baseline Interferometry)的测量精度产生极大影响.基于日本SELENE工程的两颗小卫星Rstar和Vstar 4测站长达1 yr的同波束VLBI观测数据,考虑视线方向不同仰角的影响并利用投影函数进行归一化处理,首次得到天顶方向的双差分电离层电子总量抖动统计数据.利用结构函数分析研究了6条基线的双差分电离层电子总量抖动的统计特性,并反演得到4个测站的统计特性.首次解算出天顶方向双差分电离层电子总量抖动的均方根与角距离的关系模型.6条基线天顶方向的双差分电离层电子总量抖动的均方根σ(单位为TECU)和角距离θ(单位为?)的关系模型为:σ=0.50928θ+0.39534,由基线反演出4个测站天顶方向的关系模型为:σ=0.36595θ+0.27974.     

同波束VLBI差分相位抖动与角距离的关系模型

在有2个探测器的深空探测中,利用同波束VLBI技术可解算高精度的差分相时延,进而同时提高2个探测器的测定轨精度。但是,差分相时延的解算条件严格,差分相位抖动较大时直接影响解算的成功率。针对这一问题,利用SELENE两颗小卫星Rstar和Vstar的4个测站长达1年的同波束VLBI观测数据,统计得出了差分相位抖动与其对应的角距离的关系模型。该模型的建立,既有利于提高同波束VLBI差分相时延的解算成功率,又对行星中性大气和电离层掩星观测研究具有重要的参考意义。     

同波束VLBI差分时延率研究

通过分析SELENE的两颗小卫星Rstar和Vstar的同波束VLBI数据,发现两卫星间差分时延率中由中性大气和电离层引起的长周期变化已被去除,且在小角距时,短周期变化也能绝大部分被去除。但角距离越大,去除部分越小。通过将2008年一年中8个台站组成的所有基线的相关相位拟合残差数据分别平滑积分30 s与60 s后,再通过5点直线拟合求得时延率,得出单卫星时延率随机误差分别约为0.32 ps/s RMS与0.20 ps/s RMS,而差分时延率随机误差分别为0.19 ps/s~0.32 ps/s RMS与0.09 ps/s~0.17 ps/s RMS。单卫星的时延率随机误差在秋季最大,春季最小,而差分时延率的随机误差在全年基本稳定。     

探月卫星同波束VLBI差分相位时延闭合计算与分析

针对同波束干涉测量中差分相位时延模型验证、解算结果周跳检测与校正问题进行分析。给出了相位闭合和差分相位时延闭合计算原理与方法,并以SELENE任务中解算的差分相位时延数据为算例进行分析,差分相位时延闭合计算结果小于几皮秒。验证了差分相位时延基于同一波前的模型,可用于对差分相位时延中周跳问题进行检测,可对数据波动情况进行监视,为数据后处理提供依据。在实际应用中,该方法可随着数据处理过程的推进同步进行,因此,十分有利于同波束干涉测量方法的实时实施,并应用于卫星导航。     

异源信标对同波束VLBI差分时延实时解算的影响

日本SELENE的两个小卫星Rstar和Vstar都搭载两个晶振作为VLBI多频点信标源的基准,其中一个晶振产生信号f1,另一个晶振产生信号f2和f3。通过分析Rstar和Vstar的同波束VLBI观测数据,发现利用来自异源的两对频点信号(f1,f3)的相关相位解算差分时延时,由差分频率与仪器时延差相乘所引起的相位误差较大,从而导致差分群时延的精度不高以及差分相时延的实时解算成功率不高。利用来自同源的两对频点信号(f2,f3)的相关相位来求解差分时延,与利用异源信标相比,上述误差值为原来的1/64,使得差分群时延精度提高,差分相时延实时解算成功率也大幅提高。分析结果表明,若把台站间的仪器时延差(包括钟差)修正至1μs时,将有望进一步提高差分相时延的解算成功率。基于上述分析结果给出了适宜于同波束VLBI观测的同源信标源设计方案。     

电离层突然骚扰与黑子群磁结构的关系

本文用统计方法分析了1959—1960年的黑子群和电离层突然骚扰(SID)资料。发现黑子群磁极弥散度q和骚扰活动指数间的良好关系。这个统计关系可用来估计黑子群几天内的骚扰活动。     

强电离层突然骚动与太阳耀斑活动的关系

本文统计分析了1986年至1993年11月的强电离层突然骚动(>3-级的SID)与太阳耀斑活动之间的相关关系。结果表明:(1)88％的强电离层突然骚动是与太阳耀斑爆发相关的。(2)82％的强电离层突然骚动是与高能X-射线耀斑(C、M、X级)有关系的。(3)强电离层突然骚动在太阳耀斑瀑发后发生的概率高于在耀斑瀑发前发生的概率,它们的发生率分别为49％和39％。(4)两者同时发生的概率为12％。     

电离层D层突然骚扰与太阳耀斑微波射电爆发的关系

本文对相位异常(SPA)与太阳耀斑微波射电爆发之间的关系作了分析,分析结果表明3-8cm的射电爆发与SPA事件的对应关系最好。就爆发类型而言,复杂型爆发伴随SPA事件的几率最大。此外,对于射电爆发的定量关系以及阈值等方面也作了分析和讨论,本工作的结果表明了射电微波爆发与X射线爆发之间的一定的内在的联系,并且还表明,由射电爆发对电离层作骚扰预报、特别是警报是比较可取的途径。     

基于Vondrák滤波1阶差分灰色模型的卫星钟差预报方法

为了提高卫星钟差预报的精度,提出基于Vondrák滤波1阶差分的灰色模型算法.首先,对原始钟差数据序列采用Vondrák滤波处理后,得到1组新的钟差数据序列.然后,对相邻历元的钟差数据序列作1阶差分处理.最后,基于Vondrák滤波后的1阶差分的钟差差值数据序列,建立了GPS钟差预报的灰色模型.此外,采用了IGS(International Global Navigation Satellite System Service)公布的精密卫星钟差数据进行了预报试验,通过与卫星钟差预报中常用的2次多项式模型和直接采用原始钟差数据建立灰色预报模型预报结果的对比分析,结果表明:该方法可以对GPS卫星钟差进行高精度的中短期预报.在12 h、16 h、20 h和24 h的平均预报精度分别为0.50 ns、0.85 ns、1.08 ns和1.27 ns,相比于2次多项式模型的平均预报精度分别提高了24.24%、15.84%、12.90%和11.81%;相比于直接采用原始钟差数据建立灰色预报模型的平均预报精度分别提高了56.14%、49.40%、48.82%和47.80%.     

DⅡ类河外射电双源瓣结构及其与总光度的统计关系

本文选用剑桥5公里、5GHz综合孔径射电望远镜观测的、已证认了的河外射电双源资料,对DII类双源进行统计分析,得出子源的致密区和展区的能量(E_h,E_e)之间及光度(L_h,L_e)之间、致密区的能量密度(K)和总射电光度(L_t)之间,致密区和展区的能量密度比(K/A)和总射电光度之间在0.1％的显著性水平上都有明显的相关性,从而对于热斑特性及其在子源中的作用的了解提供了更多的依据。     

有射电子源结构类星体的统计分析 Ⅱ.绝对视星等、绝对射电星等和色指数差Q与子源线距的关系以及有关的演化特征

本文在第I部分的基础上,继续用类星体射电子源线距D进行“标准烛光”分类,经过统计分析,得到了子源角径最大的一类类星体的一些统计规律:它的视星等与红移之间,它的绝对星等、单频射电光度、积分射电光度和色指数差Q与D之间有很好的相关性等.由此得到下列有关有子源类星体演化性质的推论:1.随着子源间距D的增大,光学光度下降:dM_v/d_D=10.~m6/MPC.2.随着子源间线距D的增大,射电光度下降.dM_(408-5000)/dD=9.~m04/MPC.3.随着子源间线距D的增大,色指数差Q下降.dQ/dD=-1.~m55/MPC.4.在演化过程中,射电谱型,即谱指数基本保持不变.5.光学辐射主要是非热致的.但随着演化,热致辐射的成分渐渐增多.6.根据光学光度、射电光度以及色指数差Q三种物理量所估计的类星体的演化时标基本一致,大约是1.6×10~7年.7.这些性质和类星体最后演化为星系的总观点不矛盾.8.子源线距D与距离间没有明显的统计相关,即没有迹象表明类星体是在同一个时代产生的,这是大爆炸宇宙学所不能解释的.