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。

基于VLBI和GPS测量2009年7月22日日全食期间电离层TEC变化

2009年7月22日上午发生的日全食是21世纪全食持续时间最长的日全食,跨越了中国北纬约30°的广大地区,为研究太阳对地球电离层的影响提供了一次难得的机会。上海位于此次日全食带中心线附近,为此,上海佘山站、乌鲁木齐南山站和日本鹿岛站开展了VLBI联合观测实验。与此同时,TEC测量还配合使用了GPS观测站。本文介绍了此次日全食观测实验的背景、测量方案、观测实验详情和数据处理流程。根据相关处理结果,利用二维条纹搜索方法在上海-乌鲁木齐基线获得了优质干涉条纹,预示着VLBI测量取得成功。对单站GPS数据的初步分析表明,日全食食甚时刻TEC值存在快速下降。此次观测实验预期将首次获得电离层TEC变化的VLBI实测结果,并开展VLBI与GPS测量结果的比较研究。

应用于深空跟踪测量的VLBI软件相关处理技术

甚长基线干涉测量(VLBI)综合孔径望远镜具有极高的空间分辨率,被广泛应用于深空探测器高精度测量。软件相关处理技术作为新的VLBI信号处理技术在国际上日益受到重视,已成功应用于深空目标跟踪测量。近年来,上海天文台在国内率先开展了有关研究,建立了具备快速条纹搜索、相位校正信号提取功能的深空跟踪VLBI软件处理机系统,并在我国首次月球探测工程和中国VLBI网对欧洲绕月探测卫星SMART-1定轨等重要观测中成功应用。本文介绍了探月工程用软件处理机结构。研究表明,VLBI软件相关处理技术具有结构灵活、使用便捷、可靠性高、扩展方便、易适应新算法等特点,特别适用于深空探测器跟踪测量。

VLBI技术新进展

阐述了VLBI设备的现状:在20世纪70、80年代建造起来的一些VLBI观测设备己较陈旧,部分技术已经过时。随着现代技术的快速发展以及科学研究的更高目标,发展VLBI新技术是一项重要任务;给出了VLBI各方面新技术的进展情况;新科学项目的实施是新技术发展的重要环节,所以同时也介绍了VLBI的一些新科学计划的最新情况。

频率可调带宽可选的VLBI多相数字基带转换器

VLBI数据采集终端是VLBI台站的重要设备,近年来随着数字硬件设备例如ADC、DSP、FPGA的快速发展,数字基带转化器代替模拟基带转换器成为现实。现有采用多相滤波器实现DBBC的方法不可避免存在盲区,且频率、带宽均不可调。提出一种通用的基于多相结构的宽带数字下变频方法,将多速率信号处理和并行处理方法应用在其中,成功实现了VLBI多个通道的单边带数字基带转换,且能实现中频中心频率可调、带宽可选。硬件测试结果表明VLBI数字基带转换器频率设置正确,带宽选择正确,且数字基带转换器带通特性好于模拟基带转换器。

我国探月工程VLBI相关处理机简介

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角位置测量手段。相关处理机是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,普通计算机的性能难以达到对数据处理速度的要求,需要有专用的高速硬件数据处理单元来完成相关处理。我国探月工程VLBI地面测控系统中所使用的硬件相关处理机是基于大容量、高性能的在线可编程门阵列(FPGA),自主研制的高速数据处理单元,可以实时处理每台站最高速率达1 Gb/s的数据,其数据处理结果,经过软件验证并与欧空局(ESA)提供的数据进行了比较,结果符合良好。

VLBI观测中相位校准信号的处理

应用高精度甚长基线干涉测量技术(VLBI)的观测系统要求对相位和延迟进行精确校准。通过对相位校准原理的分析,给出了一种基于相关技术的相位校准信号处理方法,利用提取的相位校正信号的幅度和相位,对注有相位校准信号的射电星信号的延迟差观测值进行了修正,仿真结果表明给出相位校正信号的处理方法有效。

上海VLBI,SLR和GPS站站坐标的精密测定和精度估计

本文对作为全球地球参考系基准站的上海VLBI，SLR和GPS站的站坐标进行了仔细的分析研究，并重新精密测定了SLR，GPS站的站坐标，给出了较可靠的精度估计。澄清了IERS的综合解所给出的上海SLR站站坐标存在的问题。

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。

组合VLBI和SLR数据估计的全球板块运动参数

本文组合应用ＶＬＢＩ和ＳＬＲ数据导出了一个完全基于空间技术实测数据的现时板块运动模型，称为ＳＧＰＭＭ１。ＳＧＰＭＭ１与地学板块运动模型ＮＵＶＥＬ－１的比较指出：空间大地测量数据估计的板块运动总体上与地学估计值一致。经过地磁极倒转时间尺度修正，并考虑到冰期后地壳回弹的影响，空间大地测量数据估计的北美、欧亚和澳大利亚板块之间的相对运动速率与地学估计值有极好的一致：但太平洋板块相对于北美、欧亚和澳大利亚３个板块的相对运动速率却稍微快于地学估计值。

基于高性能集群平台的VLBI处理系统设计

角位置是深空探测航天器导航定位的重要观测量信息,相对于获取航天器距离、速度信息的统一载波测量体制,甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术的原始数据量呈几何式增长,海量数据的实时、准实时处理对航天器高精度导航定位提出了新的挑战。依托中国深空网干涉测量中心,论述了基于高性能集群平台环境的航天器干涉测角数据相关处理系统的设计实现,并利用探月工程的实测数据进行了验证分析。分析结论对推进我国深空网干涉测量信号处理中心建设、优化相关处理系统资源配置具有一定的参考价值。

上海天文台VLBI,SLR和GPS站的归心结果与分析

本文重新处理了最近几年来利用GPS技术测定上海天文台GPS站坐标的资料，给出了GPS站相对于VLBI，SLR站的基线矢量，并与利用常规方法归心的最新结果进行了比较和分析，得到了IGS’92联测中上海天文台GPS技术解算的SH01站坐标，与VLBI技术解算的结果比较，两者相差小于26cm，同时得到GPS技术归心的外符精度好于1cm。

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 MK5B通道检测软件的设计与实现

针对国际上VLBI专用硬盘记录终端升级到MK5B后,数据记录格式发生了显著变化,设计了能够适应MK5B数据格式的通道检测软件。MK5B通道检测软件主要用于检查硬盘记录器记录数据的可读性以及确认接收机和VLBI终端等观测设备的参数设定。在软件设计过程中,考虑到软件的可维护性及可移植性,采用面向对象的设计方法。通过对两段观测数据的处理表明,MK5B通道检测软件工作稳定,处理结果正确,能够满足工作需要。

VLBI数字基带转换器的ADC负载性能研究

在研究VLBI数字基带转换器的基础上,对输入给ADC的信号的负载特性详细分析,给出了输入为正弦信号时的ENOB估算公式,分析了输入为天文信号时输入信号的能量对信噪比的影响,推算出了ADC最佳量化时对输入信号负载的要求。

VLBI台站监管系统的研制与应用

VLBI台站监管系统是绕月探测工程VLBI测轨分系统应用软件的一个重要组成部分。其主要功能是在VLBI观测期间实时监管各测站参试设备运行状况,采集参试设备数据信息并进行处理分析与存档,当系统出现问题时能立即指出问题所在;另外,还实时提供必要的有关数据给VLBI数据处理中心做相关处理。VLBI台站监管系统在嫦娥探月一期工程实施期间运行稳定、可靠,对VLBI测轨任务的圆满完成起到了积极的作用。目前,它仍在探月工程的常规观测中发挥作用。

上海VLBI站相对于欧亚板块稳定区域的运动

利用对全球约 2 0年的天体测量和测地VLBI资料归算所给出的 12 7台站的坐标和速度场 ,分析确定了欧亚板块的板内形变。结果比较表明 ,上海VLBI站相对于欧亚板块稳定区域的运动约为东向 1cm a。但作为中国大陆现代地壳运动测量的基准站 ,其运动参数尚需进一步精化。

VLBI软件相关处理机系统中的数据预处理方法

在绕月探测工程VLBI数据处理中心的软件相关处理机系统中,各VLBI观测站采集的原始数据必须经过预处理才能进行相关处理与条纹搜索等运算。处理机预处理模块对来自各个观测站的MARK 5观测数据进行模式判别、寻找同步头、计算CRC校验码、时间同步等操作,生成时间长度为1min的标准Linux文件,并存放于硬盘阵列上,供相关处理和条纹搜索使用。预处理模块和软件相关处理模块、条纹搜索模块协调配合,保证了软件相关处理机系统在准实时和事后两种观测模式下的性能指标。

用IBM PC386控制上海天文台MK-3 VLBI数据采集系统

本文介绍了我们运行在IBMPC386上的PCFS软件，该软件用于控制MK－3VLBI数据采集系统。

月球交会对接VLBI差分时延研究

中国探月3期任务中,月球交会对接技术是任务成功的重要保障.利用嫦娥3号(CE03)绕月飞行的VLBI (Very Long Baseline Interferometry)时延数据,模拟仿真绕月交会对接过程中,同波束VLBI观测模式下,差分群时延的变化情况.仿真结果显示,在远程导引段,轨道器和上升组合体轨道距离保持100 km,持续半小时,差分群时延很好地反映了两者的轨道信息,可以用于定轨定位;自主控制段,上升组合体靠近轨道器,在轨道距离从5 km减小到20 m过程中,上升组合体加速追赶轨道器时,差分群时延快速趋近于0,上升组合体减速远离轨道器时,差分群时延绝对值快速变大.最后,利用嫦娥3号奔月段同时发射两个DOR (Differential One-Ranging)信号的VLBI时延数据,计算差分相时延,初步展示了月球交会对接过程中同波束VLBI差分相时延的误差情况.