基于国内VLBI站组网的EOP观测仿真研究

地球定向参数观测的仿真研究对于其实际测量具有指导意义,根据国内两套甚长基线干涉测量全球观测系统(中国科学院国家授时中心+中国科学院上海天文台)进行组网并对其EOP(Earth orientation parameters)测量能力进行了仿真分析。其中6站组网联测相比于3站组网,EOP总观测量时延数量提高约5倍,该网型测量UT1、PMX、PMY3个EOP分量的精度分别提高了2.3倍、3.0倍和2.6倍。不论是3站网型还是6站网型,EOP观测精度都会随着热噪声水平的升高而降低,但统计分析表明,热噪声水平在70 ps以下时,影响EOP测量精度的主导因素仍为网络的几何构型。对6种5台站组网情况下的EOP精度仿真,并与6台站仿真结果对比,表明当其中的喀什、哈尔滨、三亚3个外围观测站缺失时,会导致PMY测量精度的显著降低。

VLBI标准接口的发展

VLBI标准接口是近年来在VLBI技术中诞生的一个新概念,它旨在解决多年来各VLBI数据传输系统不兼容的问题．该文阐述了VLBI数据传输系统的发展历史,包括传统的记录／回放系统和新兴的网络数据传输两方面的内容;说明了VLBI标准接口的作用和意义;并分别介绍了VLBI标准接口规范3方面的内容:VLBI标准接口件规范(VSI-H)、VLBI标准接口软件规范(VSI-S)和VLBI标准接口网络规范(VSI-E)．

基于同波束VLBI测量对嫦娥五号卫星交汇对接的相对实时定位

嫦娥五号(CE-5)卫星调姿复杂,包括多次星上探测器分离及交汇对接,在两器分离或靠近阶段,我国甚长基线干涉网对其进行同波束测量。CE-5首次实现了月球距离上的卫星交汇对接。基于VLBI差分时延,本文采用差分定位方法首次实时测定了CE-5轨返组合体与上升器交汇对接过程中的相对位置。该方法能够更加直观快速地判断对接状态。CE5首次在月球以远的距离上对卫星实施月球轨道逃逸制动,本文采用瞬时状态归算方法实时监测了CE-5轨返组合体两次月地转移入射的制动过程,精确判断了轨道制动的状态,为后续深空探测的定位及轨道制动提供借鉴。

用于VLBI测轨的PN-DOR信标研究

探测器DOR信号与射电源信号频谱特征不同引起的接收设备相位波动误差是月球和深空探测VLBI测轨的重要误差源之一。新型PN-DOR信标通过使用伪随机序列对现有DOR信标扩频调制生成,实现与射电源信号相似的频谱特征,可有效降低相位波动误差。研究PN-DOR信标在VLBI测轨应用中相位误差与带宽综合群时延误差计算方法,在此基础上通过比较相同发射功率条件下PN-DOR与DOR信标总时延误差,分析PN-DOR的适用条件。

VLBI技术的发展与展望

至今,VLBI技术经过迅猛发展,先后经历了以下三个发展阶段:传统VLBI、实时和准实时VLBI以及空间VLBI。本文分别介绍这三种VLBI技术的定义及其特点,通过对比分析其优缺点,展望VLBI技术的未来发展。

中国VLBI网火星快车卫星跟踪资料的定位归算

我国已经启动了火星探测计划,中国VLBI网(CVN)将肩负起相关探测器的测轨与定位任务。CVN已组织了数次对欧空局火星快车(MEX)卫星的跟踪观测,以演练、检验与完善软硬件系统。本文基于嫦娥一号探月工程中开发的定位分析软件,对CVN于2007年5月30日的MEX卫星跟踪数据进行了定位归算。结果表明,ps/s精度的时延率的定位效果明显低于ns精度的时延的定位效果。若采用时延和时延率联合定位则需要同时解算速度修正,否则,速度采用值误差将直接影响定位参数的解算精度。此次观测的时延精度约2ns至5ns,对MEX卫星的定位精度仅约0.1as。为此有必要积极尝试差分VLBI、同波束VLBI等观测方式,进一步消除观测资料的系统误差和压缩噪声水平,以提高CVN对火星卫星的定位精度。

利用VLBI加强观测解算UT1流程及精度验证

分析了加强观测的解算策略,探索出了基于国际公开数据VLBI加强观测的UT1-UTC解算流程。利用VieVS软件解算了2020—2021年国际公开的VLBI加强观测数据,对解算流程及结果进行了验证。结果表明,该解算可靠稳定且与国际同类产品一致性较好,解算结果的形式精度稳定在0.01 ms左右,UT1-UTC值与IERS C04之间存在±0.05 ms的差异,其较差的RMS在0.035 ms左右。

e-VLBI技术及其在卫星定轨中的应用概况

e-VLBI技术继承了VLBI本身具有的极高角分辨率,且其利用高速通讯网络传送观测数据,能够快速得到观测结果,这些优点对于卫星的快速测定轨和提高卫星现有的定轨精度是十分有利的。通过对e-VLBI技术特点的分析及其发展历程的回顾,并结合卫星的差分VLBI观测原理,重点阐述和讨论了e-VLBI技术在我国的应用现状、发展及要求,展望了我国未来e-VLBI的发展前景。

上海VLBI站相对于欧亚板块运动的测定与讨论

利用 1 988～ 1 996年共 8年的上海天文台 VLBI站与国际 VLBI站基线长度变化的精确测定结果 ,重新估计了上海 VL BI站的形变速率 ,证实了基于不同地球参考架系统对估计的上海站的运动有明显差异 ;基于最新的 ITRF96地球参考架和 Sillard等 (1 998)欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到上海站的地壳垂直形变速率为 -1 .95± 1 .0 2 mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 1 3.5 5± 1 .2 0 mm/a,方位 77.5°± 4.5°;估计得到乌鲁木齐 VL BI站的地壳垂直形变速率为 -6 .0 8± 2 .77mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 2 1 .87± 2 .5 2 mm/a,方位 45 .5°±6 .6°;进一步分别基于 NNR-NUVEL -1 A地球板块运动模型和 Zhang等 (1 999)的欧亚板块的欧拉矢量 。

CVN硬盘系统和软件相关处理在e-VLBI试验中的应用(英文)

介绍了中国VLBI网(CVN)的e-VLBI技术研究进展。CVN包括上海佘山、乌鲁木齐南山2个固定观测站和云南昆明的流动站,以及上海天文台的2台站硬件相关处理机。2003年上海天文台自行研制了基于PC技术的VLBI数据记录、回放系统,命名为CVN硬盘系统,并成功将其安置于CVN观测站和处理机系统。硬件处理机经过改造后,已能处理来自硬盘和原有磁带系统的数据。从2003年至今,中国VLBI网采用该硬盘系统进行了多次VLBI观测和e-VLBI试验。在CVN硬盘系统基础上,软件相关处理技术的研究也得以开展。软件相关处理原型程序已经被用于台站条纹检测、卫星条纹搜索和数据处理中。该软件获得的计算结果被成功用于国内第一个3台站卫星VLBI的延迟和延迟率闭合试验,以及国内首次利用VLBI数据进行的卫星定轨试验。除此之外,该软件还用作硬件处理机的条纹引导器。为适应未来“嫦娥”月球探测工程,CVN将扩展成含有4个观测站和2个相关处理机(硬件、软件)的实时VLBI网。今后, e-VLBI将被应用于月球卫星导航以及测地和天体物理的VLBI观测。

基于ITRF97的上海和鹿岛VLBI站地壳垂直形变的VLBI测定

利用美国宇航局(NASA)在1999年的VLBI全球解(glb1123)中关于上海VLBI站与国际上13个VLBI站的基线长变化率高精度测定结果,以及日本鹿岛Kashima和Kashima 34两VLBI站分别与国际VLBI站间的相应结果,基于最近的国际地球参考架ITRF97,估计得到了上海VLBI站和日本鹿岛两VLBI站相对于板块稳定区的地壳垂直形变率分别为-1.91±0.56 mm/yr、-3.72±0.74 mm/yr和-8.81±0.84mm/yr,表明上海VLBI站存在每年近2毫米的下降,讨论并证实日本鹿岛两VLBI站的地壳垂直形变速率是不一致的;基于不同板块运动模型的欧拉旋转矢量,估计得到了上述3站的水平形变速率;还估计给出了太平洋板块中部的形变率结果.

VLBI终端系统的发展历史和未来展望

甚长干涉测量技术(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)起源于20世纪60年代,它的发展已经对大地测量、地球动力学和天体测量产生了深远的影响。同样,VLBI终端系统作为VLBI系统的重要组成部分,在近40年里也在不断地更新和快速发展,从一开始的Mark 1系统发展到现在的Mark 5系统,从一开始的磁带记录到现在的硬盘记录甚至通过因特网就能实现数据的实时传输,可以说发生了翻天覆地的变化。如今Mark 6系统也已经开发出来,相信不久的将来,该系统会广泛应用于天文领域。主要描述了VLBI终端系统的发展历程和未来展望。

基于中国VLBI网嫦娥三号差分相时延研究

嫦娥三号成功软着陆后,中国VLBI网（Chinese VLBI Network,CVN）利用同波束VLBI技术（Same-Beam VLBI,SBI）观测巡视器玉兔和着陆器。分析了嫦娥三号同波束VLBI技术技术,发现电离层差分时延导致差分相时延趋势变化;分析了同波束VLBI技术差分相时延（Differential Phase Delay,DPD）多项式拟合后残差,发现巡视器发射数传信号和遥测信号条件下差分相时延残差的随机误差分别为0.085 ps和0.192 ps,导致遥测信号差分相时延随机误差大的原因是巡视器全向天线基准信号稳定度太低;给出了差分相时延闭合时延结果,与定位解算结果保持一致,说明整周模糊度解算成功;然后分析相对定位后的差分相时延残差,分析发现巡视器发射数传信号时,残差约为0.05 mm,发射遥测信号时,残差为0.2~0.7 mm。最后确定嫦娥三号差分相时延误差因素主要为整周模糊度、电离层差分时延和巡视器天线基准信号频率稳定度太低导致的。

月球探测器差分VLBI测量的模型及可估计参数研究

基于月球探测器离地面较近的特点和差分VLBI技术可以消除部分非几何延迟的优势,采用差分VLBI技术对月球探测器进行观测,推导具体可行的定位模型,并分析模型中可估计的地月大地测量参数序列。

VLBI软件相关处理机研究进展及其在深空探测中的应用

甚长基线干涉测量(VLBI)是重要的射电天文技术,具有极高的空间分辨率,是国际上广泛采用的深空探测器高精度测量手段,相关处理机则是VLBI数据预处理的核心设备。由于VLBI观测数据的相关处理具有数据密集和计算密集的双重特点,目前绝大多数均由专用的大规模高速硬件相关处理机承担。随着通用计算机性能的迅猛发展,基于通用商用计算机的VLBI软件相关处理机的研究逐渐得到重视,并发展迅速,成为VLBI技术领域新的研究热点。软件相关处理机具有制造价低、复制容易、升级简便等特点,有可能在不久的将来,以深空探测领域为切入点,得以普遍应用,并且在常规天文数据相关处理中替代现有的硬件相关处理机。

VLBI资料处理软件系统OCCAM V6.0简介

OCCAMV6.0是在PC机上开发的一套VLBI大地测量数据处理软件。该软件用标准FORTRAN77(90)语言编写,可在Windows95以上版本和LINUX环境下的PC机上运行,其主要特点是操作简便、兼容性好、处理容量大、速度快和结果输出多样化等。随着该软件的不断改进和发展,利用OCCAM进行VLBI数据分析的学者逐渐增多,OCCAM软件的使用也日益广泛。本文简要介绍了OCCAM软件的安装、各个模块的主要功能和在运行中的注意事项,供今后OCCAM用户在使用过程中参考。

中国e-VLBI网的建立及应用

基于商用计算机技术和高速网络通信技术发展的e—VLBI技术在数据记录系统、数据格式、传输协议等方面发展迅速，并己得到广泛应用。中国VLBI网所属观测站及数据中心通过通信网络的连接，成为具备实时e—VLBI能力的测量系统，在探月工程历次任务中，实现了对观测数据的快速可靠采集、传输和处理，为月球探测器提供了重要的实时测定轨数据。为适应未来天体物理、天体和大地测量宽带科学观测需求，e—VLBI面临新的机遇及挑战。

VLBI,SVLBI技术用于月球探测器定位的理论模型

"嫦娥一号"为我国的深空探测拉开了序幕,高端的VLBI以及SVLBI技术在我国探测器定位领域中的地位是其他技术无可取代的。以VLBI技术为基础,分别列出利用地面VLBI和空间VLBI观测量两种观测确定月球探测器位置的理论模型,并整理得到间接平差的误差方程。

高精度VLBI技术在深空探测中的应用

介绍了适合单探测器测定轨的高精度VLBI技术和适合多探测器测定位的同波束VLBI技术的研究进展。利用"嫦娥3号"着陆器的ΔDOR型VLBI观测,得到了误差0.67ns的VLBI群时延数据。利用"嫦娥3号"着陆器和月球车的同波束VLBI观测,得到了随机误差0.3ps的差分相时延数据,以数厘米的灵敏度监测出月球车的移动、转弯等动作,并把月球车的相对定位精度提高至1m。针对深空探测,提出了使VLBI时延测量精度进一步提高所需要开展的部分研究内容。

火星探测VLBI测定轨技术

我国将于2020年首次发射由环绕器和着陆巡视器组成的火星探测器,火星探测器的跟踪及精密测定轨是完成工程任务和科学探测的基础。火星探测器的跟踪和测定轨,目前主要采用基于地面无线电测量的测距、测速和甚长基线干涉VLBI测角3种手段。主要针对VLBI技术予以介绍,主要内容为:△DOR型VLBI技术在国内外的应用情况、火星探测器VLBI测定轨技术分析、基于同波束VLBI的火星车定位技术、火星探测器VLBI观测等。这些内容对我国的火星探测器测定轨有重要的应用价值。