测量仪器

CLL20051051卫星激光测距仪发散角系统的设计=L理记R 伪视卿NCED璐I咧吨阮翻挽.LITEL别蛇RR助恒侧岁项清革， 卫志斌，程伯辉，瞿锋，王谭强(中国测绘科学研究院)//测 绘科学一2004，29(5)，一44一46 介绍了房山人卫站近期对人卫激光测距仪发散角系 统改造和完善过程中所开展的一些工作。首先针对实际 工作中不同高度的观测卫星，按照光学原理设计了一套由 成像系统、传动系统以及控制系统组成的自动调整发散角 的装置，通过调控力矩电机的电压，经联轴件带动丝杠旋 转，使滑块前后移动，从而改变成像系统，使激光束的发散 角产生变…     

一种低成本、低精度SINS/GPS组合导航系统及试验研究

在SINS（捷联式惯性导航系统）与GPS组合时，航向角的可观测性较弱，经过卡尔曼滤波后，航向角误差虽有所改善，但仍呈发散趋势，当采用低成本、低精度SINS时，该趋势进一步加剧。为了抑制该发散趋势，针对某型低成本、低精度SINS硬件组成（包括AHRS（姿态和航向参考系统）与IMU（惯性测量器件））的特点，提出了利用AHRS代替SINS航向角信息的方法。实际静态与动态试验表明，利用该方法可有效地抑制组合系统航向角的发散趋势，定位精度较高。     

人卫激光测距仪接收与伺服系统改造及近地靶校准

本文介绍了房山人卫站近期在人卫激光测距系统完善和改造工作中的一些进展 ,特别是对接收系统进行了重新设计 ,对主镜、副镜、 4 5°反射镜镀多层介质膜以及安装调度。伺服系统和近地靶校准的改造工作。从2 0 0 4年 1月份的观测情况统计可以看出 ,改造后的系统在观测数量和测距能力方面均有明显的提高     

一种面向区域目标的敏捷成像卫星单轨调度方法

针对传统卫星调度方法难以满足应急观测强时效性的问题,提出一种针对敏捷成像卫星的调度方法。首先动态计算敏捷卫星观测摆角、幅宽和持续时间,再以平行条带分割区域目标,获得最小姿态调整时间;在此基础上,设计等步长搜索算法求解对区域目标的最佳观测点。构建了包含4颗敏捷成像卫星的STK仿真场景,仿真结果说明该方法在提高观测目标覆盖率的同时减少了获取影像的时间。     

双线偏振双波段（X／Ka）主被动微波遥感系统的研制与初步试验

为拓展主波，动生波探测系统遥感降水云雨的功能，使系统的原理先进性能有进一步的体现，将一套主被动双波段（X／Ka)微波遥感系统研制升级为双线偏振双波段主被动微波遥感系统。对新系统及主要部件的工作原理，技术指标及研制改造方法作了介绍，还给出了一些初步的观测结果。     

基于观测角信息的HJ-1A/B卫星光学影像几何精纠正

现有国产环境卫星光学影像标准数据产品为二级影像,采用系统几何纠正的方法生成,未消除地形起伏引起的影像变形;而这种二级影像产品不包含严格成像模型信息,对地形起伏较大的区域,难以采用现有纠正方法可靠地进行几何精纠正。针对这一问题,提出一种基于观测角信息的几何纠正方法。采用标准影像产品附带的观测角数据恢复影像光束,建立近似成像几何模型,使该卫星光学影像标准数据产品可按正射纠正的方式进行几何精纠正,从而有效消除地形起伏的影响。实验表明,方法相对于现有精纠正方法,提高了中等空间分辨率卫星影像几何纠正的精度和稳定性。     

机载LIDAR系统原理及应用综述

机载LIDAR系统是一种主动式对地观测系统,主要由IMU/DGPS系统、激光扫描测距系统和成像装置所组成。目前常用的扫描方式有:有线扫描、圆锥扫描和纤维光学阵列扫描等3种扫描方式。文中论述了机载LIDAR系统的原理和工作流程,并对目前的几种LIDAR系统、LIDAR系统与INSAR、摄影测量等做了分析和比较。对机载LIDAR系统的应用现状和前景进行了系统总结和展望。     

光源发散角对DPC偏振定标的影响分析及验证

多角度偏振成像仪(DPC)是一种多角度、多光谱具备偏振测量功能的大视场偏振遥感器。偏振定标光源的发散角与DPC像元对应的视场角匹配一致,是提升DPC实验室偏振定标精度的关键因素之一。通过比较实验室偏振定标与在轨定标的状态差异,参考DPC在轨运行光学系统的成像原理,通过微分运算方式,建立一种偏振定标光源的发散角与单像元视场角匹配的模型,分析结果给出了光源的发散角应大于0.14°才能满足DPC全视场的偏振定标要求。以490 nm偏振通道为例,设计了采用可调光谱积分球替代0.125°发散角扩束镜平行光源方案,验证所建立模型和分析结果的合理性。结果表明,DPC的线偏振度测量值和理论预测值间的平均差异由1.26×10–2减小至4.4×10–3,说明所建立模型和采用可调光谱积分球作为偏振定标光源方案可用于DPC的实验室偏振定标。     

用卡尔曼滤波进行GPS动态定位

采用卡尔曼滤波进行GPS单点定位,必须合理地构造系统动态特性,才能使滤波平稳进行。介绍两种确定GPS观测数据方差的方法,然后针对卡尔曼滤波的发散问题进行讨论,并给出一种避免滤波发散的渐消因子改进算法,实现滤波的自适应。最后结合算例验证了该方法的有效性。     

卫星观测方位对遥感成像的影响

光学卫星成像主要是通过传感器接收地表对太阳入射光线的反射、地表辐射和大气散射等能量,形成影像数据。卫星侧视成像时,太阳与卫星之间的位置关系随日期、地理位置和地方时变化,当条件适当时,两者处于对称关系,从地面上看类似镜面反射状态。此时,由于地表的非朗伯性,就使卫星接收的反射能量偏高,造成接收得到的图像亮度高于正常水平,甚至过饱和而不可用。本文以SPOT卫星为例,从卫星的观测方位和太阳的照射方位入手,讨论卫星观测方位对遥感成像质量的影响。经分析,每年5—9月期间,在北纬32°—45°地区,当SPOT卫星以较大的侧视角向左侧成像时,卫星观测方向和太阳入射方向在成像区投影共线并且太阳的高度角与卫星的高度角近似相等的可能性很大,从而影响卫星成像的质量。     

北京人卫激光观测站kHz激光测距系统升级实现

本文介绍了北京人卫激光观测站的kHz激光测距系统的改造与实现情况,并对kHz卫星激光测距系统的实测结果进行了简析,比较了不同激光发生器的测距激光。研究结果表明,该站的kHz卫星激光测距系统已经初步实现,且观测数据量和观测精度较以往低重复频率激光发生器都有所改善。     

卫星激光测距仪光学接收系统的改造和设计

北京房山人卫站的卫星激光测距系统长期存在着接收敏度低,并由此产生的卫星激光测距数据精度不高、稳定性差以及数据采用率低的问题。针对该卫星激光测距系统的结构现状和接收探测器C-SPAD的特点,我们重新设计了光学接收小系统,对微光电视监视系统也进行了改造。从国际网反馈回来的数据公报可以看出,这些改造大大提高了北京房山人卫站卫星激光测距系统的接收灵敏度,从而观测数据的稳定性、精度以及数据的采用率也得到了提升。     

北斗三号卫星两种定轨模式精度比较分析

北斗全球卫星导航系统(BDS-3)已经于2018年年底建成基本系统,并计划于2020年建成完整系统,而精确的卫星轨道是实现高性能全球服务的前提。本文基于北斗三号基本系统的18颗中圆轨道(MEO)卫星,评估了北斗三号卫星星间链路的测量噪声与测距精度,利用中国境内12个区域监测站的星地观测和星间链路观测,进行了联合卫星轨道测定试验,并与单纯区域监测站观测定轨结果进行了比较,分析了两种定轨模式重叠弧段轨道误差、轨道预报精度和激光检核精度。结果表明:北斗三号卫星的星间链路测量噪声为2.9cm,测距精度约为4.4cm;仅采用区域测站定轨,重叠弧段三维位置误差RMS为66.7cm,加入星间链路后可降低至15.4cm,提高了76.9%,24h轨道预报位置精度也由114.1cm提升至20.3cm,提升了83.2%,激光检核径向精度为8.4cm左右,明显优于北斗二号卫星轨道精度。     

利用SLR数据进行北斗卫星广播星历精度分析

卫星激光测距（satellite laser ranging,SLR）作为一种完全独立于微波测量的测距方法,为GNSS（global navigation satellite system）广播星历精度评估提供了独立的外部检核手段。基于2013年4月~2014年7月的北斗卫星SLR数据,对北斗卫星导航系统正式提供服务后的广播星历精度进行了评估,推导了北斗地球静止轨道卫星激光残差近似表达式,分析了不同姿态模式下北斗倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星激光残差特性。检核结果表明了参与国际激光联测的北斗卫星C01星广播星历精度为0.97 m、C08星为0.43 m、C10星为0.41 m、C11星为0.41 m。     

卫星激光反射器质心改正的概率模型

卫星激光测距通过测量激光脉冲在地面观测站和卫星之间的往返时间来计算卫星到测站的距离。激光反射器位置到卫星质心的距离即质心改正(CoM)需要精确标定,以提高卫星测距精度。卫星激光反射器的质心改正误差主要由角反射器分布效应引起,质心改正与激光束的入射角、角反射器排列结构和地面测距站位置有关。卫星角反射器对光子的反射概率与反射器的有效雷达截面积成正比,本文对角反射器的有效雷达截面面积进行拟合,建立以入射角为随机变量的概率模型,计算了球形LAGEOS-1/2的质心改正值,基于长期观测数据使用不同质心改正值进行了精密定轨,分析了其加权残差变化。同时,对BeiDou-M3的角反射器为平面阵列的情况进行了讨论,计算了质心改正值,用一个月的数据进行精密定轨。试验结果表明,基于概率理论的模型在精密轨道中与国际激光测距服务(ILRS)公布的结果相当,说明概率模型适用于球型卫星或非球型卫星。     

人卫激光测距中卫星预报需求分析

人造卫星激光测距作为当前精度最高的现代大地测量手段之一,其观测数据在卫星或航天器的精密定轨、确定地球自转参数、建立和维护全球地球参考框架以及实现全球范围的高精度时间传递等方面发挥重要作用。在轨卫星的位置预报是卫星激光测距工作实现的前提和基础,为此,本文根据卫星激光测距工作的实际需要对在轨卫星的预报精度提出了要求,并分析CPF卫星预报的精度。研究结果显示,卫星预报精度完全可以满足当前毫米级卫星激光测距的要求。     

Short note: Crustal deformation in the key stone network detected by satellite laser ranging

The paper presents the results of crustal deformation, as evidenced by changed station coordinates, in the Tokyo metropolitan area detected by the satellite laser ranging (SLR) technique. The coordinates of two Key Stone SLR stations, Tateyama and Kashima, were determined from 4 weeks of orbital arcs of the LAGEOS-1 and LAGEOS-2 satellites with respect to 16 SLR stations kept fixed in the ITRF2000 reference frame. The station coordinates were calculated using the NASA GEODYN-II orbital program. The orbital RMS-of-fit for both satellites was 16 mm. The standard deviation of the estimated positions was 3 mm. A jump of about 5 cm in the baseline length between the Kashima and Tateyama stations was detected in June–August 2000 by VLBI and GPS techniques. This work confirms this crustal deformation as determined by SLR and vice versa. Analysis of coordinates of these stations shows that this effect was caused by a 4.5-cm displacement of the Tateyama station in the north-east direction. The change in the vertical component was not significant.     

Transformation between SLR/VLBI and WGS-84 reference frames

In geodetic and geophysical applications of GPS, it is important to realize the ephemerides of the GPS satellites and the coordinates of station positions in a consistent reference system. At present, more than one reference system is being used by various GPS users depending on their specific applications. The WGS-84 and various reference frames based on satellite laser ranging (SLR), very long baseline interferometry (VLBI), or a combination of SLR and VLBI are the most commonly used in high precision geophysical applications. The WGS-84 is widely used in applications which rely on the GPS broadcast ephemeris. Station coordinates estimated in one system may have to be transformed to another for further use or for evaluation/comparison purposes. This paper presents a seven-parameter transformation between the WGS-84 and SLR/VLBI reference frames. The GPS double-differenced phase measurements for two consecutive weeks from a set of five Defense Mapping Agency (DMA) sites (defined in the WGS-84 frame) and from an augmented set of fifteen CIGNET sites (defined in the SLR/VLBI frame) were processed in a least squares estimation scheme to determine station coordinates, from which the transformation parameters were determined. A scale difference of about 0.2 ppm and an orientation difference in longitude of about 31 milliarcseconds were found to be the only parameters of significance between the adopted SLR/VLBI and the WGS-84 frames. Transformation between WGS-84 and the ITRF90 is also included, in which the scale difference is the same as before but the longitude rotation is about 16 mas.     

重力场长周期变化的观测与理论结果比较

利用Chandler摆动周期作为约束，估计了地幔滞弹性对地球二阶带谐响应系数κ、带谐位系数J2和卫星轨道升交点Ω的影响，理论预测的长周期潮汐参数被用来与人卫激光测距（SLR）观测结果进行比较。结果表明，SLR确定的长周期潮汐解已能检测到地幔滞弹性的影响。考虑地幔滞弹性和非平衡海洋潮汐效应后，理论预测的18．6a潮汐参数与SLR潮汐解基本相符。     

Validation of Galileo orbits using SLR with a focus on satellites launched into incorrect orbital planes

The space segment of the European Global Navigation Satellite System (GNSS) Galileo consists of In-Orbit Validation (IOV) and Full Operational Capability (FOC) spacecraft. The first pair of FOC satellites was launched into an incorrect, highly eccentric orbital plane with a lower than nominal inclination angle. All Galileo satellites are equipped with satellite laser ranging (SLR) retroreflectors which allow, for example, for the assessment of the orbit quality or for the SLR–GNSS co-location in space. The number of SLR observations to Galileo satellites has been continuously increasing thanks to a series of intensive campaigns devoted to SLR tracking of GNSS satellites initiated by the International Laser Ranging Service. This paper assesses systematic effects and quality of Galileo orbits using SLR data with a main focus on Galileo satellites launched into incorrect orbits. We compare the SLR observations with respect to microwave-based Galileo orbits generated by the Center for Orbit Determination in Europe (CODE) in the framework of the International GNSS Service Multi-GNSS Experiment for the period 2014.0–2016.5. We analyze the SLR signature effect, which is characterized by the dependency of SLR residuals with respect to various incidence angles of laser beams for stations equipped with single-photon and multi-photon detectors. Surprisingly, the CODE orbit quality of satellites in the incorrect orbital planes is not worse than that of nominal FOC and IOV orbits. The RMS of SLR residuals is even lower by 5.0 and 1.5 mm for satellites in the incorrect orbital planes than for FOC and IOV satellites, respectively. The mean SLR offsets equal \(-44.9, -35.0\), and \(-22.4\) mm for IOV, FOC, and satellites in the incorrect orbital plane. Finally, we found that the empirical orbit models, which were originally designed for precise orbit determination of GNSS satellites in circular orbits, provide fully appropriate results also for highly eccentric orbits with variable linear and angular velocities.