重力梯度仪的发展及其应用

随着欧空局GOCE项目的进一步深入及相关技术报告的公布,人们对该卫星及其有效载荷有了更多的了解,尤其是倍受关注的核心器件重力梯度仪有了更多认识的机会,本文在跟踪当前欧空局研制中的星载重力梯度仪的测量原理、仪器设计的基础上进行了综合、分析和总结,以期对该领域的研究有更清晰、深入的了解,同时为国内进行该领域研究的机构提供可能的参考.     

基于逆Vening-Meinesz公式的测高重力中央区效应精密计算

为提高利用逆Vening-Meinesz公式反演测高重力中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将垂线偏差分量表示成双二次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了重力异常的计算公式。以低纬度区域2′×2′的垂线偏差实际数据为背景场进行了计算,结果表明,当中央区包含4个网格时,传统公式与推导出的重力异常计算公式误差的最大值大于1 mGal。推导出的公式可为高精度测高重力中央区效应的计算提供理论依据。     

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。     

重力梯度仪在水下安全航行中的应用

介绍了重力梯度仪的测量原理,提出在潜航器上配备重力梯度仪,利用其对距离变化敏感的特性,通过连续的观测,可以探测出载体有效机动范围内存在的障碍物,并实现避碰,从而保证潜航器在水下的安全航行。     

顾及天线相位中心误差的SWARM卫星简化动力学精密定轨

对SWARM卫星进行简化动力学精密定轨，估计接收机天线相位中心偏差（PCO），并基于所得到的载波相位残差对天线相位中心变化（PCV）误差进行建模，验证其对轨道精度的影响。结果表明，当使用PCO信息时，定轨精度改善明显，径向、切向和法向的RMS值分别提升47%、48%和66%；加入PCV模型后，3个方向的精度有mm级的提升。SLR检核结果显示，同时考虑PCO和PCV，SWARM三颗卫星的平均RMS值为2.29 cm，与事后科学轨道十分接近。对比不同分辨率PCV模型定轨的结果发现，选择5°×5°PCV模型较为合适。     

三种GNSS模糊度解算方法成功率比较

介绍了在航模糊度求解的模型。在航模型每个历元均需要多估计一组坐标矢量,因而降低模糊度求解的精度。用取整法、引导取整法和整数最小二乘法三种模糊度固定方法,比较了在静态模型和在航模型下整周模糊度求解的成功率和需要的初始化时间,为动态平台的糊度解算提供参考。     

大地主题问题的非迭代新解

首先对大地主题问题解算中的符号体系进行改进与统一,使之更符合大地测量的使用习惯;在此基础上讨论非迭代的大地主题问题的正反解,借助计算机代数系统Mathematica推导更准确的正解公式,得到非迭代的反解公式,与以往的解算相比该公式具有更简明的数学表达形式。该过程丰富和完善了大地主题问题的解算体系。最后进行正反解的数据验证。     

基于夜间灯光数据估算安徽省县级尺度城镇化水平

城镇化是地区经济发展和社会进步的重要标志,研究城镇化水平对城镇科学发展和政府高效决策具有重要意义。夜间灯光数据包含了人类活动和经济社会发展等信息,弥补了指标法的不确定性和滞后性等不足,可以更加直观地反映城镇化水平,为城镇化研究提供了新的思路。现有的研究,已经有用夜间灯光数据分析宏观尺度的城镇化水平,但由于DMSP-OLS数据和NPP-VIIRS数据的时间范围均较短,且2种数据的时间尺度不连续,且空间分辨率和辐射分辨率不一致,因此目前主要集中于使用一种夜间灯光数据研究城镇化水平,且研究的时间跨度较短。此外,虽然已有研究表明,大尺度的社会经济活动与夜间光照情况有较强的相关关系,但在较小尺度下,这种相关性受地区经济发展以及灯光数据分辨率的影响较大,对估算精度有更高的要求,因此需要使用实际数据证明使用夜间灯光数据估算县级城镇化水平的合理性。本文使用DMSP_OLS和NPP_VIIRS夜间灯光数据,估算了2006—2015年安徽省县级尺度城镇化水平,为夜间灯光数据在长时间序列的城镇化研究中提供理论支撑。首先分别计算DMSP-OLS和NPP-VIIRS平均夜间灯光指数,以NPP-VIIRS灯光指数为自变量,以DMSP-OLS灯光指数为因变量,对2012年和2013年的2种灯光指数年数据进行曲线拟合,建立2种灯光数据的对应关系,得到2006—2015年安徽省各区县的DMSP-OLS平均夜间灯光指数;然后从人口、经济、社会生活和农业机械化4个方面选取城镇化指标,使用层次分析法计算基于统计数据的城镇化水平;最后将灯光指数与基于统计数据的城镇化水平进行相关性分析和线性回归分析,讨论了安徽省各区县灯光指数和基于统计数据的城镇化水平的时空分布的异同点,分析了同时使用两种灯光指数估算长时间序列城镇化水平的合理性。研究结果显示,灯光指数和基于统计数据的城镇化水平在县级尺度上具有高度相关性,相关系数为0.91（P<0.05）,线性回归的拟合优度R²=0.82。灯光指数和基于统计数据的城镇化水平的时空分布基本一致,空间上,安徽省城镇化水平整体分布不均衡,呈现出东高西低的规律;时间上,2006—2015年城镇化水平呈现逐年增长的趋势,合肥市辖区、马鞍山市辖区等发达城区的城镇化水平增长速度较快,而霍丘县、寿县等经济欠发达地区增长较缓慢。     

基于ZigBee技术的北斗位置监控系统的设计与实现

探索用ZigBee技术的多节点北斗位置监控分发系统设计,利用ZigBee技术架设低能耗、长期使用的无线位置共享网络,可为海上浮标位置监控、无人机位置监控、海上伤病员营救等提供保障可行性。设计了基于ZigBee技术的北斗位置监控分发系统的总体方案,基于CC2430芯片的硬件连接方案和协调器与终端节点的软件流程方案。通过该实验证明了方案的可行性。     

转发式卫星导航定位系统性能分析

在介绍我国自主研发的利用通信卫星建立的转发式卫星导航定位系统组成、工作原理的基础上,利用STK软件从系统的几何精度因子、可见性和覆盖性三个方面,对该系统为我国及周边区域服务保障的性能进行了分析,结果表明该系统在中国区域的覆盖率可达到100%,对全球覆盖率可达到40%左右,定位精度随纬度的增加而逐渐降低。可以为我国及亚太地区提供高精度的导航、定位与授时服务,从而也推论该系统不仅可以作为北斗卫星导航定位系统的备份,还可以作为独立的系统自主工作。