基于观测约束的地基GPS三维水汽层析技术研究

全球定位系统(GPS)卫星信号穿过大气层时发生的偏折和延迟,可以用来反演信号传播路径上的大气水汽总量。为获取区域高精度的大气水汽三维分布,借助分布密集的地基GPS观测网及其斜路径水汽观测,建立新的观测约束层析模型,提出以高斯函数为水平约束,区域逐月多年探空观测为垂直约束,即以平均量为先验值,以标准偏差为权重矩阵的新方法;并在层析算法中引入地面观测,以提高整体尤其是低层反演精度。三维水汽层析网格模型基于长江中游鄂东区域的22站地基GPS加密网搭建,实时解算系统可逐时输出三维水汽产品。三维湿折射度和水汽密度可以分别由斜路径的湿延迟总量和水汽总量观测反演获得。以2010年开展的汛期联合加密探空观测为参照,对三维层析的总体反演精度、低层反演精度、层析区域中心与边缘反演精度进行了对比和分析。结果显示:整体样本检验三维水汽密度平均偏差为-0.63 g/m^3,标准偏差为1.22 g/m^3,与探空相关系数为0.98;水汽密度与探空资料的相关比湿折射度与探空资料的相关好;对于不同层析区域,中心区域观测元数量较为丰富,使得位于中心的层析精度好于整体和边缘;加入低层观测的层析结果与探空的相关比未加低层观测时的好,低层观测的加入提高了层析与探空的相关,减小了低层层析标准差、区域中心和2 km以上层析的均差,有效提高了反演精度;低层观测的加入对整体标准差的影响,可能与加剧观测方程中长度矩阵元素间的量级差异有关。

观测结果对三成分多分量星系化学演化模型的约束

本文是在银河系化学演化的基础上,利用银河系的三成分(threezone)(即晕、厚盘和薄盘)多相(multi phase)(气体,分子云,大、小质量恒星以及剩余物质)的化学演化的理论模型,讨论了以下观测约束:1、质量面密度、恒星形成率,各分区质量比;2、场星的年龄-金属丰度关系;3、α元素化学演化;4、太阳附近G矮星金属丰度分布;5、三成分金属丰度特征量;6、超新星爆发率;7、内落速率。结果表明,三成分多分量模型能够较好地满足观测约束,比较真实地反映星系演化过程。可以用该模型计算元素的星系化学演化。

天文探测卫星定点观测模式外热流变化规律分析

针对天文探测卫星定点观测模式下的特定姿态,结合相关科学观测约束、整星能源和热控设计约束及轨道特点,进行了多约束条件下的外热流变化规律分析,对比了有、无遮阳挡板情况下,卫星外热流的差异,并通过虚拟热沉温度,分析了卫星各个舱板的散热能力。基于有、无遮阳挡板的外热流分析结果,从热控角度建议在定点观测模式下,对卫星的观测姿态进行约束,对有低温需求的天文探测器建议加设遮阳挡板,可为天文探测卫星的热控设计提供参考。

X射线天体源观测时间估计方法

空间探测器对X射线天体源的有效观测时间主要受空间环境因素的制约,制约有效观测时间的主要因素包括太阳避免角、地球对源的遮挡及南大西洋异常区等。然而卫星处于一些高粒子本底区域,太阳与地球之间的光照区及视场指向接近地球时,本底水平很高而且难以确定,这些时间的数据也难以使用。利用orbitTools函数库预测轨道,HEAsoft的attitude函数库计算空间环境变量,利用这些空间环境变量对源的观测时间进行估计,并通过与实际观测比较,证明本方法估计的观测时间与实际情况一致。

IPCC第六次气候变化评估中的气候约束预估方法

得益于第五次评估报告(AR5)以来约束预估研究的迅速发展,观测约束成为政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组(WGI)第六次评估报告(AR6)提升对未来预估约束的证据链中的重要一环。IPCC第一工作组第六次评估报告首次利用包括根据历史模拟温度升高幅度得到的观测约束、多模式预估以及第六次评估报告中更新的气候敏感度在内的多条证据链来约束全球地表温度未来变化的预估,减小了多模式预估的不确定性。文中回顾并介绍了IPCC第一工作组第六次评估报告中涉及的几种主要观测约束方法(多模式加权方法、基于归因结论的约束方法(ASK方法)、萌现约束方法)及其应用情况。在IPCC第一工作组第六次评估报告以及很多针对不同区域不同变量的预估研究中,观测约束方法均显示出了订正模式误差、改善模式预估的潜力。相比而言,目前中国在观测约束预估方面的研究还不多,亟待加强观测约束方法研究以及在中国区域气候变化预估中的应用,为中国应对气候变化的政策制定和适应规划提供更丰富、不确定性更小的未来气候信息。

非一致性时移地震资料叠前互约束处理技术

时差、相位、频率、振幅、能量差异是影响时移地震处理的主要因素,对于非一致性时移地震资料的处理,消除两期资料在这四个方面的差异是处理工作的关键。笔者首先分析了永新三维两期资料的施工参数差异,在此基础上,利用面元对应抽稀法消除了野外采集观测系统差异;利用有针对性的去噪技术和能量补偿方法,消除了两期资料能量信噪比差异;利用频率相位校正技术,消除了两期资料频率、相位差异。通过这四个方面的互约束处理,取得了较好的处理效果,达到了时移地震资料的处理要求,为后续的时移地震属性分析工作奠定了基础。

CMIP6检测归因模式比较计划(DAMIP)概况与评述

气候变化的检测归因是历次IPCC评估报告的重要组成部分。检测归因的目标是检测并量化由外强迫引起的变化,识别人为和自然强迫对气候变化的相对贡献。有助于全面评估气候系统是如何受人类活动影响的,所得结论对未来气候变化预估的信度而言至关重要。检测归因模式比较计划(DAMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的一个子计划,共包含3个级别、多达14组不同强迫驱动下的试验。文中概述其科学背景、试验设计、参与模式情况,并评述该计划的意义、期待的产出以及中国的机遇和贡献,以期使读者迅速了解相关要点和进展,为利用这些模式模拟试验数据开展检测归因研究提供必要的参考。

银河系Ⅰa型超新星所占星系恒星数目比例

利用银河系三成分(晕、厚盘和薄盘)星系化学演化模型,在比较了计算结果和可观测量的基础上,得出:Ⅰa型超新星数目约占恒星总数目的0.03。

基于多模型切换的多观测器轨迹优化研究

充分考虑辐射源信号覆盖范围带来的观测约束,提出一种基于动态区间划分的多模型切换轨迹优化算法.该算法根据可探测区域内的观测器构造子区间划分特征向量,在不同的控制层使用相应的切换策略分别设计观测器运动规则、构造性能指标函数.根据设定的目标优化函数,在切换子层综合多种优化算法分别对不同的观测器进行轨迹优化.仿真表明,该方法能够有效解决观测约束下的匀速运动目标轨迹优化问题,具有一定的工程应用价值.

散射体位置扰动条件下约束总体最小二乘单站定位方法

非视距条件下的单站定位过程中,需借助散射体位置估计被测目标的位置,而对散射体位置的估计不可避免地要引入误差,因此在散射体位置扰动条件下对被测目标位置的估计方法研究是十分必要的.文中从系统总体误差入手,将定位的最优化问题转化为具有约束条件的极值求解问题.利用约束最小二乘方法将该极值问题等价为无约束条件的极值求解问题,最后采用Newton迭代方法来求解最优点.仿真结果验证了文中算法的有效性.

附加约束条件对GNSS/INS组合导航结果的影响分析

针对车载全球导航卫星系统/惯性导航系统(global navigation satellite system/inertial navigation system,GNSS/INS)组合导航中卫星信号中断,惯性导航系统单独导航误差积累较大的问题,提出了附加载体运动条件约束的卡尔曼(Kalman)滤波解算方法。通过利用载体固有的运动约束,包括近似高程约束、近似速度约束和近似姿态约束,减少载体自由度和模型参数;通过引入新的观测类型,增加观测冗余,可以加强Kalman滤波解,提高在GNSS信号中断时组合导航系统的定位精度,实现无缝导航。

优视摄影测量与泛在实景三维数据采集:以实景三维青岛为例

面向实景三维建设的广阔需求,提出了一种新型无人机摄影测量技术,即优视摄影测量。分析说明了优视摄影测量的技术原理,以多种方式获取的三维概略模型为规划依据,结合立体观测采样和可观测性约束分析生成和优选出航摄视角,进而形成对应的航摄路径;针对大测区应用与无人机作业能力有限的矛盾,以航线划分的方式从精细规划端给出了多无人机协同施测的解决方案;以实景三维青岛建设中的城市核心区为测试场景,实现了面向大范围复杂城市场景的优视航测多机协同实景三维数据采集实施验证,分别进行了分区块及全区整体的实景三维重建,并与专业化倾斜航测系统生成的实景模型进行对比分析。结果表明,优视摄影测量技术模式下生成实景三维模型的精细度具有显著提升。在保证高质量输出的前提下,该技术模式可驱动轻小型航摄设备实现较大范围复杂区域的实景三维数据采集,并通过协同施测提高作业效率。以优视摄影测量为技术内核,可进一步延展为面向多方向、多领域的泛在实景三维数据采集技术应用模式。