VLBI观测对转发式测距GEO卫星定轨精度的贡献分析

联合甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)时延数据与转发式(orbit determination by transfer tracking,ODTT)测距数据能够有效提高地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星定轨精度。参照位置精度衰减因子(position dilution of precision,PDOP)的改变,研究不同VLBI基线时延数据与转发式测距数据的联合对GEO卫星定轨精度的改善,可为特定条件下联合观测时VLBI基线的最优选择提供参考。基于中国科学院国家授时中心宽带VLBI系统和转发式测轨系统的实测数据,开展中星12号GEO卫星的定轨试验。试验结果表明定轨精度的提高与PDOP的降低成正相关。相比于转发式单独定轨,联合VLBI系统中的喀什—三亚基线,PDOP降低了3.00,定轨精度提高了11.48%;联合VLBI系统中的吉林—喀什基线,PDOP降低了3.38,定轨精度提高了14.73%;联合VLBI系统中的吉林—三亚基线,PDOP降低了6.90,定轨精度提高了19.75%;联合VLBI系统中的吉林—三亚和吉林—喀什两条基线,PDOP降低了9.94,定轨精度提高了27.23%。

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。

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。

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。

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 。

实时VLBI技术

随着通信技术的发展出现了用数据通讯网络代替磁带记录与传输 ,将数据直接传至数据中心处理的实时VLBI技术 ,它包括准实时和真实时VLBI两个技术层次 ,是VLBI技术的一次飞跃。实时VLBI除具备传统VLBI的高精度、高灵敏度和全天候、全天时被动观测能力以外 ,还具有设备简化、自动化程度高、实时性、易于利用现代通信技术获得宽带能力与高灵敏度等突出特点。它在VLBI台站检测、航天器精密跟踪、UT1加强观测和传统的测地和天文学观测领域均有重要的科学意义和实用价值。

空间VLBI观测量估计大地测量参数的模拟计算

介绍了研究空间VLBI在大地测量等领域应用的意义，探讨了空间VLBI的观测量类型、观测模型及其涉及的大地测量所关心的参数；并采用1980～2004年的VLBI观测数据进行了计算，对大地测量所关心的几种参数的计算结果进行了分析。

VLBI观测双线极化条纹拟合方法

提出了一种可用于下一代VLBI观测系统(VGOS)的双线极化条纹拟合方法。现有的VLBI观测模式采用的是右圆极化(RCP),而VGOS系统采用的是双线极化。本文方法包括校正和组合条纹拟合两部分。校正部分选择一颗强源作为参考源,分别得到不同极化方式下的通道时延及相位校正数据,用于目标源的校正。组合条纹拟合部分将4种极化分量的可见度数据组合成伪Stokes分量,通过搜索差分星位角使伪Stokes分量的幅值达到最大,从而获得最终的时延观测量。与单极化条纹拟合相比,组合极化获得的条纹具有更高的信噪比(SNR)及更小的条纹相位弥散度。

陆态网VLBI站坐标解算

介绍"中国大陆构造环境监测网络"VLBI站坐标解算的方法和过程。采用1994—2009年共50次观测数据解算台站及基线的年变化率,得到了台站的坐标及基线的年变化,并给出了VLBI站坐标解算的统计分析结果。

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。

地球同步卫星的VLBI观测

介绍了差分VLBI技术确定空间飞行器位置的原理。在上海、乌鲁木齐和昆明站开展了对地球同步卫星的首次国内差分VLBI观测 ,实验中选择 3颗角距小于 15°的ICRF射电源作为参考源 ,克服了卫星观测的特殊性带来的困难 ,成功地获得了卫星信号的干涉条纹。基于条纹拟合的结果和系统差分析 ,估计双差单向测距的总误差约为 4 1cm ,双差单向测速的总误差约为 0 .14 8mm/s,相当于在地球同步轨道上 8m的位置误差和 2 .

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

我国新一代VLBI网建设现状与展望

我国新一代VLBI网(CNVN)于2015年启动实质性建设。简要回顾了根据地球定向参数测定需求设计的CNVN,其由可以构成较长东西基线和南北基线、且覆盖面积尽可能广的4~6个测站组成。参照VLBI全球观测系统(VGOS)建设规范,对我国VGOS测站的设计要求作了扼要介绍。重点分析了上海余山VGOS试验站的建设现状,包括宽频馈源、低温致冷接收机、上下变频系统、后端系统及系统测试情况,表明该测站目前运行情况良好,相关性能指标达到设计要求。最后从最简测网的联调联试、与传统CVN的组网观测、参加国际VGOS联测、拓展CNVN规模和自动化运行等方面展望了下一步工作,提出了运行和维护的若干建议。

面向绕月交会对接的同波束VLBI研究

针对"嫦娥5号"(CE-5)探测器间高精度相对测量需求,设计了我国深空干涉测量处理中心框架下的同波束VLBI处理算法,分析了X波段同波束VLBI相位解模糊条件和结果;通过引入群时延辅助的相位干涉技术,大幅抑制了干涉时延随机误差,为同波束VLBI中相位解模糊提供了先验条件;利用CE-5对接实测数据验证了本文工作的有效性,为CE-5任务同波束VLBI的实施奠定了基础。