多系统PPP天顶对流层延迟时空序列精度评估及分析

利用2021-09全球80个MGEX测站进行PPP实验,以国际GNSS服务组织(IGS)发布的ZTD产品为参考进行比较分析。结果表明,多系统联合估计ZTD在精度上具有较大优势,GPS+BDS双系统比单GPS系统平均RMSE精度提高约0.6 mm, GPS+BDS+GLONASS+Galileo四系统比双系统精度提高约0.9 mm,单系统条件下GPS的ZTD估计精度高于BDS。在精度空间分布上,随着纬度升高ZTD估计精度提升较为明显,当纬度大于50°时,四系统PPP估计的ZTD精度优于5 mm。在纬度基本不变的情况下,观测站海拔升高可提升ZTD估计精度。在模糊度固定的情况下,ZTD估计精度明显提升,单GPS系统估计ZTD的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为7.6 mm和8.4 mm,相比于浮点解分别提高约11%和12%,平均收敛时间加快20 min。

水下天空偏振图像天顶区域光矢量叠加航向解算

水下天空光偏振图像可以用于航向测量,具有抗干扰、无累积误差等优点。本文提出了一种基于天顶区域光矢量叠加的水下偏振图像航向解算方法,以获取水下环境中的航向角。该方法首先分析水下天空光偏振图像,并结合姿态信息提取出天顶区域的偏振信息。然后,利用叠加运算将天顶区域内的水下折射光偏振矢量与大气偏振光偏振矢量进行合成。通过对偏振矢量的最优解算,可以精确地获取水下目标的航向角。实验结果显示,该方法在水箱实验中航向角的均方根误差(RMSE)为0.30°,海洋实验航向角的RMSE为0.41°;并分别在0.98米,4.89米和5.94米深的海洋中解算出太阳方位角的RMSE分别为1.10°, 2.03°和3.04°。

数字天顶测量匹配星表的选取

为了进一步提升以数字天顶望远镜为代表的天文定位定向精度,提出一种数字天顶测量匹配星表的选取方法:指出研究不同星表系统之间的差异及其对天文测量的影响对提升数字照相天顶望远镜(DZT)的精度意义重大;并利用丽江站数字天顶望远镜测量数据,以盖亚(GAIA)DR2为基础研究第谷2号(Tycho-2)星表的位置误差及自行误差、视差、视向速度及星点密度对天文大地测量的影响。结果表明,相较于位置误差、自行误差、视差及视向速度等因素,GAIA DR2星点密度的增加对测量精度的提升更为显著,采用星点密度更高的GAIA DR2星表可以使得数字天顶测量的天文经纬度精度提升约20%。研究结果可为提高天文坐标测量、垂线偏差测量、世界时(universial time)UT1测量等的精度提供参考。

多模型融合的对流层天顶延迟估计方法

为提高对流层天顶延迟(Zenith Tropospheric Delay,ZTD)估计精度,基于传统对流层天顶延迟建模思路,提出Saastamoinen,Askne和GPT3多模型融合的对流层天顶延迟估计方法。分别采用Saastamoinen和Askne模型估计干延迟和湿延迟,并引入GPT3模型提供温度、气压、水汽压、大气加权平均温度和水汽垂直递减率等气象参数。利用全球大地测量观测系统(Global Geodetic Observing System,GGOS)Atmosphere和国际GNSS服务机构(International GNSS Service,IGS)提供的亚洲区域2016~2018年66个IGS站的对流层天顶延迟数据对本文方法进行评估,结果表明,以GGOS Atmospheres数据为参考时,Sas+Ask+GPT3模型精度(均方根为4.53 cm)较同等条件下的Sas+Ask+UNB3m和Sas+GPT3模型分别提高约29%和19%,以IGS对流层天顶延迟数据为参考时,Sas+Ask+GPT3模型精度(均方根为4.35 cm)较另两种模型分别提高约25%和14%。Sas+Ask+GPT3模型误差具有冬季小、夏季大的季节性特征,且夏季误差明显低于另两种模型。在空间分布上,模型误差随高程或纬度的增加而降低。研究表明,本文方法可用于亚洲区域对流层天顶延迟的高精度实时修正。

利用天顶对流层延迟数据直接推算水汽含量的研究

比较和分析了北京、拉萨和武汉等跟踪站2002年7月的天顶对流层延迟和大气综合水汽的变化趋势,提出了无需进行其他转换利用天顶对流层延迟直接推算水汽含量的新方法,并对实测数据的计算结果进行了验证,证明了该方法的可行性。

利用GPS数据来评定Saastamoinen和Hopfield天顶湿延迟模型的精度

通过与GPS数据推算的水汽含量的比较,对天顶湿延迟模型计算的水汽含量进行验证和分析.结果表明：天顶湿延迟模型的相对精度大约在20%～30%之间.

从天顶紫薇仪到超级神冈仪 2002年Nobel物理奖的“光子测量-现场总线”与仪器制造4700年

本文介绍了4700年前中国测定天顶的坐标,当时在紫薇星附近的仪器——天顶紫薇仪的制造考证及2002年获诺贝尔物理奖中的超级神冈仪中的光子测量。指出本次诺贝尔奖物理所奖的内容完全不是得主的科学初衷,但科学家的精良技术与日本雄厚的工业基础使其意外发现中微子振荡而得奖。从而提出中国仪器仪表技术的发展何时由原来领先到现在需要赶超世界先进水平这一问题?

一种新的全球对流层天顶延迟模型GZTD

对流层延迟是GNSS导航定位主要误差源之一,主要受气象参数(如总气压、温度和水汽压等)的影响,具有变化随机性强的特点.本文利用GGOS Atmosphere提供的2002—2009年全球天顶对流层延迟格网时间序列研究了全球对流层天顶延迟的时空变化特征.并以此为基础对全球天顶对流层延迟(Zenith Troposphere Delay,ZTD)进行建模,提出了一种基于球谐函数的全球非气象参数对流层天顶延迟改正模型———GZTD模型.实验对比结果表明考虑ZTD经纬向变化的GZTD模型内符合精度全球统计结果(bias:0.2cm,RMS:3.7cm)优于只考虑ZTD纬向变化的UNB3m(bias:3.4cm,RMS:6.0cm)、UNB4(bias:4.7cm,RMS:7.4cm)、UNB3(bias:4.0cm,RMS:7.0cm)和EGNOS(bias:4.5cm,RMS:6.9cm)等模型.使用全球385个IGS站进行外符合检验,统计结果表明GZTD模型(bias:-0.02cm,RMS:4.24cm)同样优于其它模型.GZTD模型具有改正效果良好、使用简单、所需参数少等优点.

亚洲地区EGNOS天顶对流层延迟模型的精度评估

基于亚洲地区48个IGS站2009—2011年实测的天顶对流层延迟(ZTD)数据,对利用EGNOS模型计算的ZTD的精度进行评估,结果表明:1)在亚洲地区,相对于IGS站实测的ZTD,EGNOS模型计算的ZTD的偏差和均方根分别为-0.18 cm和5.98 cm,在中国地区分别为0.81 cm和6.13 cm;2)偏差和均方根差呈现明显的季节变化,偏差表现为夏季最大,秋季最小,而均方根夏季最大,冬季最小;3)在空间分布上,偏差与纬度和高程变化无明显规律,但均方根随着高程或者纬度的增加总体上呈递减趋势,西部和北部高纬度地区,年均偏差和均方根变化相对较小;4:)亚洲南部低纬度地区和东部地区夏季日平均偏差和均方根差变化相对较大。

基于区域CORS网天顶对流层延迟4D建模研究

利用区域CORS网参考站的天顶对流层信息建立了一种不需要气象数据,只与时间和位置有关的天顶对流层延迟新模型。通过广西CORS网实测数据,与反距离加权法和移去恢复法进行了对比分析,结果表明,新模型计算的天顶对流层值平均精度为8.5 mm,尤其在下雨天,新模型计算的天顶对流层延迟精度比其他两种方法有显著提高。将新模型法应用于测站PWV值估计,其平均精度为1.5 mm。

数字天顶摄影仪的图像处理

垂线偏差的测量过去一直受天文坐标测量困难的影响而效率低下 为了快速、精确地测得垂线偏差 ,提出了利用大面阵CCD构成数字天顶摄影仪 ,对拍摄的恒星影像进行搜索、细分定位处理 ,计算出测站点的天文坐标的基本原理 ;再根据GPS测得的大地坐标 ,解出垂线偏差 并且结合本系统自身的条件 ,提出了快速在大面阵CCD图象中搜索多个恒星目标的新方法 通过软件模拟 。

天顶摄影仪轴系误差对垂线偏差测量精度的影响及其修正方法

由于机械加工精度和常平架的调平精度有限,天顶摄影仪的视轴、垂直旋转轴与铅垂线总是存在不一致,导致测量精度与理论精度存在很大的偏差。为了提高垂线偏差测量系统的精度,根据天顶摄影仪的测量原理,定性、定量地分析了各种轴系误差对垂线偏差测量精度的影响,提出了相应的修正方案,推出了修正公式和修正后的误差公式,同时还分析了由于轴系不一致引起的恒星影像偏差及其影响。最后,考虑实际的工艺水平,确定了系统的各种参数,通过仿真、模拟计算得出修正后的系统测量误差为0.4285″。

基于区域CORS网精密天顶对流层延迟建模方法研究

利用区域CORS网参考站已知天顶对流层信息,提出一种不需要气象数据的天顶对流层新模型。利用广西CORS网实测数据,分析了新模型与反距离加权法和移去恢复法的精度,结果表明新模型精度有显著提高。

天顶对流层延迟计算方法研究

依据精密单点定位(PPP)原理编写天顶对流层延迟估计程序,分别利用所编程序和GAMIT软件进行实测数据解算,将所得数据与IGS网站提供数据进行对比分析,结果显示PPP与双差法估计对流层延迟都有较高精度;但在双差法解算过程中发现,无远距离测站参与解算会影响对流层延迟估计的精度。

地平式光电望远镜天顶盲区影响因素

以常规代数方法 ,分析探讨了地平式光电望远镜天顶盲区形成的机理 ,结果显示跟踪架最大方位角速度、目标的飞行高度和飞行速度这三个参数确定了天顶盲区范围。利用天文球坐标系进行了分析 ,结果表明跟踪架最大方位角速度的限制是导致望远镜存在天顶盲区的最主要原因。在北纬 6 0°跟踪赤纬不同的目标得到了具体跟踪数据 ,通过对比方位、俯仰角速度在天顶附近的变化规律 。

天顶亮度与太阳高度角关系的观测

天顶亮度是表征天空背景光的一个重要特性参数,为了获得天顶亮度变化特性,利用天空背景辐射测量系统对新疆某地区天顶亮度进行了观测,通过对实际测量数据进行分析,结果表明在天气晴朗时,天顶亮度与太阳高度角之间存在着一定的关系,给出了晴朗天气条件下天顶亮度随着太阳高度角变化的特征关系式,通过应用该关系式计算的结果与实测值的比较验证了该关系式的有效性。该特征关系式可用于晴朗天气时天顶亮度的实时监测,对天空背景光辐射亮度研究具有实际意义。

VLBI中性大气折射延迟的研究进展——天顶延迟的改正模型

大气传播延迟是空间大地测量技术的主要误差源,特别是在低高度角的观测情况下尤其如此。因此,大气折射改正的研究仍然是当代新空间技术研究的重要课题之一,完善大气折射理论不仅可以改善新技术的归算精度,而且有希望降低仪器的观测截止角,提高仪器的使用效应。详细地综述了对流层大气折射延迟研究的基本概念和理论方法,探讨了对不同精度要求和不同高度截至角的VLBI观测可以采用的大气折射延迟模型的计算方法。

基于BDS与GPS精密单点定位的天顶对流层延迟估计比较

在BDS与GPS现有星座条件下,针对若干IGS和MGEX跟踪站的实测数据,利用CODE事后GPS产品与WHIGG计算的BDS精密轨道和钟差,对GPS单系统、BDS单系统及两者组合系统进行精密单点定位(PPP)处理,估计出相应的天顶对流层总延迟量,并进行分析比较。实验表明,与IGS提供的对流层产品相比,利用GPS单系统处理,能较准确地反映出天顶对流层延迟量,其精度为mm级;BDS单系统结果较GPS单系统略差,其精度优于2cm;GPS与BDS组合系统的结果与GPS单系统结果相近。

一种改进的全球对流层天顶延迟模型

顾及文献[16]所建立的全球对流层天顶延迟模型GZTD的时间分辨率为24h,为进一步提高GZTD模型的时间分辨率,利用GGOS atmosphere的2002—2009年全球天顶对流层延迟格网时间序列按照其6h的时间分辨率分别建模,再采用三次样条插值计算任意时刻的天顶对流层延迟估值,由此构建了一种时间分辨率更高(6h)的改进的GZTD模型(GZTD-6h)。经过两种模型内符合检验对比分析表明,GZTD-6h模型内符合精度(bias:0.17cm,RMS:3.9cm)优于GZTD(bias:0.17cm,RMS:4.4cm)。使用全球IGS站进行外符合检验,统计结果表明GZTD-6h模型(bias:-0.22cm,RMS:4.05cm)相比GZTD(bias:-0.45cm,RMS:4.51cm)改善明显。

天津地区CORS站天顶对流层延迟年周期变化研究

利用天津地区9个GPS连续观测站两年的数据,及4个IGS参考站的观测数据,计算分析了天津地区GPS连续观测站天顶对流层延迟的年周期变化,以及不同位置的GPS站天顶对流层延迟的时空相关性。其中站间互差的均值为±4 mm左右,标准差优于1 cm;2006年和2007年互差的均值约为9 mm,标准差优于4 cm。