中国北斗卫星导航系统对全球PNT 用户的贡献

北斗卫星导航系统作为全球四大卫星导航系统之一, 不仅增加中国及周边地区定位、导航和授时(PNT=Positioning, Navigation and Timing)用户的卫星可见性和可用性, 而且也将提高全球用户的PNT 精度. 在全球导航卫星系统(GNSS)兼容与互操作条件下, 分析全球导航定位定时用户的卫星可见性和精度衰减因子改善情况; 利用仿真数据分析北斗卫星导航系统对全球用户的贡献, 侧重分析北斗卫星导航系统与GPS, GLONASS 和Galileo 多卫星导航系统组合模式下用户获得的收益.     

单频GPS快速定位中模糊度解算的一种新方法

研究只利用几个历元的单频相位数据进行GPS快速定位的新方法. 首先分析了GPS快速定位法矩阵的结构特性. 基于Tikhonov正则化原理, 针对这种特性, 设计了一种正则化矩阵的构造方法. 通过新的正则化矩阵的作用, 减弱了法矩阵的病态性. 新方法解算几个历元的单频GPS相位数据, 可以得到比较准确的模糊度浮点解及其相应的均方误差矩阵, 用均方误差矩阵代替协因数阵, 结合LAMBDA方法, 可准确快速地确定模糊度. 以一个3 km多的基线实测数据为例, 新方法仅用5个历元(5秒)的单频L1相位数据, 确定的整周模糊度值与长时间的Bernese软件解算的结果一致. 197组序列解确定整周模糊度的成功率为100%. 与传统的方法相比, 新方法明显地提高了快速定位的准确性和效率. 新方法在变形监测和准动态定位以及姿态确定等方面有良好的应用前景.     

全球卫星导航系统十年回顾及展望

近年来,随着空间信息与技术的快速发展,全球各航天大国都在进一步改进、完善,或在建立自己的全球卫星导航系统(GNSS).除了美国GPS已建成并正进行现代化建设,俄罗斯正在完善他的GLONASS系统之外,正在发展与建设中的有欧盟的伽利略(Galileo)系统和我国的北斗二代卫星导航系统.在未来的十年中,上述四个全球卫星导航系统将会一并出现在人们面前,并可望以全球覆盖和高精度的、各系统间能高度互用、兼容的组合卫星导航系统的导航定位技术进入到人们的实际生活中.     

电离层二阶项延迟对GPS定位影响的分析模型与方法

基于消除电离层一阶项延迟影响后的载波相位Lc线性组合观测量, 建立了电离层二阶项延迟对GPS定位结果影响的定量分析模型. 在此基础上, 利用国际GNSS服务组织WUHN跟踪站连续15 d的观测数据, 分析发现电离层二阶项延迟引起其定位结果规律性向南偏移的现象; 结合武汉地区上空地磁场分布对电离层二阶项延迟的影响规律, 研究表明地磁场是造成电离层二阶项延迟对该区域定位结果产生规律性向南偏移的主要原因之一.     

广域差分系统中的卫星钟差改正方法

在深入分析星钟和星历分离的广域差分原理的基础上, 利用简易的广域差分仿真平台, 分析了这种原理在差分站时间同步时采用的绝对分离, 以及在主差分站同步、副差分站时间不同步时采用相对分离这两种方法的异同, 分两步给出了副差分站不同步时卫星钟差一站式改正方法, 提出并重点讨论了星钟二次改正的逆向推理算法. 仿真分析得出当差分站采用码相位的伪距测量时, 采用这种钟差改正方法可以实现5~7 ns的授时精度, 当差分站采用载波相位平滑伪距时, 这种钟差改正方法可以实现1~3 ns的授时精度.     

高阶电离层延迟对GPS坐标时间序列的影响分析

基于高阶电离层延迟改正模型,确定了不同阶次电离层延迟对双频GPS载波信号的影响量,并根据国际地球自转与参考系统服务(international earth rotation and reference systems service,IERS)协议2010推荐的最新模型,对全球均匀分布的109个国际GNSS服务(international GNSS service,IGS)跟踪站1999~2003年的全球定位系统(global positioning system,GPS)数据重新进行了精密处理,量化了高阶电离层延迟对全球GPS坐标时间序列的贡献.研究结果表明,高阶电离层延迟改正会造成较大的测站速度变化,在赤道附近的测站垂直速度变化最大可达约1 mm a?1;能显著降低赤道附近测站垂直分量及亚洲南部测站南北分量的加权均方根(weighted root mean square,WRMS),最佳改善效果达10%(中国LHAS站南北分量);可有效减小IGS基准站各种不同周期信号的振幅;据此,提出高阶电离层延迟可能是造成中纬测站垂直周年、东西方向半周年及低纬测站垂直半周年运动的主要原因之一.     

基于单点定位模型的GALILEO及GPS-GALILEO组合系统的定位精度和可靠性的仿真分析

提出了一种统一的度量码观测值和相位观测值的可靠性指标并将其运用于卫星系统的可靠性评价中. 在此基础上, 以中国地壳运动观测网的25个基准站为地面观测站, 对大陆范围内GPS, GALILEO以及GPS-GALILEO组合系统的卫星可见性、给定精度下的定位可信度以及观测数据的可靠性进行了仿真计算和分析. 结果表明, 在中国大陆范围内, GALILEO系统的卫星可见性优于GPS系统, 二者的平面定位精度和可信度基本一致, GALILEO系统的高程定位精度和可信度优于GPS系统; GPS-GALILEO组合系统的定位精度和可信度均优于单一卫星系统. 基于GALILEO和组合系统的码观测值和相位观测值的可靠性无论在时间域还是空间域上均整体优于GPS系统, 新指标计算简单, 很好地反映了系统间的可靠性差异.     

GRACE卫星非差运动学厘米级定轨

随着IGS精密星历精度以及星载GPS接收机性能的提高, 基于星载GPS载波相位观测值的非差运动学方法不但可以取得与弱化动力学方法(reduced-dynamic method)相当的定轨精度, 而且由于其不依赖于力学模型, 还非常适用于如CHAMP, GRACE和GOCE等轨道极低的地球观测卫星, 因此成为了精密定轨中的研究热点. 详细分析了星载GPS非差运动学定轨误差改正模型及改正方法; 给出了一种改进的星载GPS非差数据质量控制技术以及大型法方程快速求解算法; 自主研发了一套非差运动学精密定轨软件, 并利用软件对GRACE卫星进行了轨道计算. 结果表明: 与JPL提供的事后精密轨道进行比较, GRACE-A卫星单天非差运动学轨道的径向精度为3~4 cm, GRACE-B卫星为3~5 cm.     

北斗新一代卫星时分体制星间链路测量的系统误差标定

北斗导航卫星系统BDS已在新一代试验卫星星座上成功实现了星间链路(ISL)相互伪距测量.对时分体制Ka频段星间钟差测量实测数据的分析表明,虽然星间钟差测量的随机误差水平达到了10 cm(RMS)水平,但其中仍包含显著的系统性测量误差.该系统误差严重影响了星间链路测量在星间时间同步和提升轨道精度等方面的应用.分析表明,该系统误差来源于星间链路信号收发设备的时延.该时延在地面环境难以标定,且地面标定值在卫星入轨和在轨工作期间受空间环境影响可能发生变化.本文利用BDS星地L双向时频传递设备采集的星地钟差数据,以及星间链路测量数据,对星间链路收发设备的组合时延进行最优估计.估计的具体策略是对任意一个卫星对,利用这两颗卫星的星地钟差数据以及星间链路数据,解算这两颗卫星星间链路设备的组合时延.对2IGSO/2MEO新一代试验卫星星座连续14 d的数据处理结果表明,每天对每颗卫星解算一组星间链路组合时延值,该时延值的时间序列具有较好的稳定性,其在14 d内的标准偏差小于0.3 ns.将获得的组合时延值应用于星间相对钟差的测量,星间链路对地数据测定钟差与星地L双向钟差测量结果得到的钟差具有较好的一致性,证明了组合时延的自洽性.结果表明,星间链路数据对MEO卫星境外弧段钟差预报精度提升尤为明显:钟差监测弧段提升达到全弧段的40%以上;卫星入境后,M1S预报误差从3.59降低至0.86 ns,M2S从1.94降低至0.57 ns.     

掺Ce锂离子电池正极材料LiNi1/3Co（1/3-x/3）Mn1/3Cex/3O2

采用共沉淀法和固相烧结法相结合合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Ce掺杂LiNi1/3Co1/3-Mn1/3O2锂离子电池正极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征.结果表明,不同Ce含量的正极材料均具有良好的层状结构、结晶度高.采用电化学性能测试的结果表明,放电容量随着Ce含量的增加而有所增加,首次可逆容量的衰减也随着掺杂Ce而有所降低,当Ce含量为x=0.2,0.2C恒电流充放电时,循环50次后的容量保持为91%.     

"伽利略"计划--欧洲自主的卫星导航系统

伽利略系统简述伽利略系统由空间段、地面段、用户三部分组成。1.空间段由分布在3个轨道上的30颗中等高度轨道卫星(MEO)构成,每个轨道面上有10颗卫星,其中9颗正常工作,1颗运行备用;轨道面倾角56°。2.地面段包括全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航管理中心、地面支持设施、地面管理机构。3.用户用户端主要就是用户接收机及其等同产品,伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS的导航信号一起组成复合型卫星导航系统,因此用户接收机将是多用途、兼容性接收机。“伽利略”共提供5种服务1.公开服务提供定位、导航和授时服务。它们是…     

GPS卫星姿态异常及其对精密单点定位估值的影响

当GPS卫星运行至与太阳和地球近似共线时,将经历姿态异常:期间星固系X轴不再保持对日(BLOCKII/IIA卫星)或背日(BLOCKIIR卫星)指向.该异常对于各IGS分析中心生成精密钟差产品和用户实施精密单点定位(PPP)均具有不可忽略的影响.研究表明,各中心在利用姿态异常时期的GPS数据生成钟差产品时,所采用的策略差异可导致IGS联合钟差产品存在问题;而对于PPP用户而言,除钟差问题影响外,卫星姿态异常致使利用标准星固系计算得到的相位缠绕、卫星相位中心偏差改正中存在超过1dm的误差,严重影响了PPP估值精度.介绍的航向姿态模型可有效改善卫星姿态异常时期PPP估值的可靠性.     

固体氧化物燃料电池NiO/Y0.1Sm0.1Ce0.8O1.9阳极材料制备与表征

以硝酸盐和氧化物为原料,通过凝胶浇注法制备Y0.1Sm0.1Ce0.8O1.9(YSCO)电解质粉末,并将一定量的YSCO与NiO粉末机械混合均匀得到NiO-YSCO粉体,对YSCO粉末相组成及YSCO和NiO粉末的粒度进行了表征.以所获得的NiO-YSCO粉体为原料通过成型烧结制备Ni/YSCO阳极材料,并以NiO/YSCO为阳极材料、YSCO为电解质通过共压法制备SOFC单电池,对NiO/YSCO阳极烧结体和单电池的组织及性能进行了测试分析.实验结果表明,YSCO和NiO粉末的中位径d50分别为1.757和3.577-m,均为微米级.在1400℃烧结4h的NiO/YSCO烧结体的孔隙率为11.85%,还原后为20%.1400℃烧结的NiO/YSCO试样经还原得到的Ni/YSCO试样在800℃下的电导率约为250S/cm.以此为阳极的SOFC单电池性能良好,在700℃工作温度下,单电池的开路电压为0.689V,最大功率输出为153.1mW/cm2.     

中温烧结Ca[(Li1/3Nb2/3),Ti]O3-δ微波介质陶瓷

研究了B2O3对Ca(Li1/3Nb2/3)O3- 的烧结性能、物相和微波介电性能的影响. 实验结果发现, 添加0.5% ～ 4% B2O3可使该陶瓷的烧结温度从1150℃降低到1000℃而不降低微波介电性能, X射线表明材料是正交相结构, 但是非化学计量Ca(Li1/3Nb2/3)O3???随着B2O3含量的增大向化学计量Ca(Li1/4Nb3/4)O3过渡; 在Ca[(Li1/3Nb2/3)1?x, Tix]O3?? (0 ≤ x ≤ 0.5)系统中, Ti含量增大时介电常数K增大, Q@f值减小, 而谐振频率温度系数(??f)从负变正, 对于x = 0.2的试样, 得到K = 40, Q@ f = 20500 GHz, ??f = 0的一类新型中温烧结微波介质材料.     

利用混合分离分析法和Mapmaker/Exp软件定位互作基因的策略

质量性状通常受单个基因控制, 但有时也受两个甚至更多基因的控制, 这种现象称为基因互作. 用混合分离分析(bulked segregant analysis, BSA)快速寻找连锁分子标记, 然后用Mapmaker/Exp软件构建局域连锁图, 已成为定位单个主基因的常用方法. 但由于基因互作的遗传模式与单基因差异很大, 因此针对单基因定位的方法和软件不能简单地应用于互作基因的定位. 目前还没有提出快速筛选与互作基因连锁的分子标记的实验方法以及同时分析多个分子标记与互作基因间连锁关系的统计方法和相应的计算机软件. 为解决这个问题, 本研究提出利用BSA和Mapmaker/Exp定位互作基因的策略. 结果表明, 除个别情况需要用到F3代之外, 绝大多数互作基因都可以直接在F2代用“BSA + Mapmaker/Exp”的策略进行定位. 由于BSA和Mapmaker/Exp已广泛应用于基因定位研究, 为许多学者所熟悉, 因此, 本研究提出的策略具有很好的实用性.     

铬铈相互作用对CrO_x-CeO_2/Ti-PILC催化剂上NVOCs催化降解性能的影响

采用等体积浸渍法制备了不同铬铈比例的CrOx-CeO2/Ti-PILC催化剂(Cr/Ce摩尔比分别为1:0,6:1,4:1,3:1,0:1,总负载量Cr+Ce为8%(质量比)),并研究了各催化剂上正丁胺的催化降解性能.结果表明,随着Cr/Ce比例的升高,正丁胺的催化降解活性提高.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)对不同铬铈比例催化剂的结构、氧化还原性能、表面酸性质等进行了分析.结果表明,铬铈相互作用提高了催化剂上的酸性中心强度和活性氧物种的流动性;当催化剂中含有少量CeO2时,铈对铬的助催化作用更明显,且两者的协同作用加强,更有利于正丁胺的吸附和氧化.     

BF4-和TFSI-系列室温离子液体绿色电解液的电化学性能研究

选择亲水型甲基烷基咪唑四氟硼酸盐和憎水型甲基烷基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐两个系列的离子液体作为电解液, 系统研究了纯离子液体及离子液体/混合有机溶剂EC-DMC-DEC(1:1:1, 质量比)体系的电化学性能. 实验发现: 对于纯离子液体, 在较低的温度范围内(298 ~ 323 K), 电导率与温度的关系符合Arrhenius方程, 在更广的温度范围内, 四氟硼酸盐系列离子液体符合VTF方程, 而二(三氟甲基磺酰)亚胺盐系列有偏差. 两个系列的离子液体的电化学窗口都在4 V左右. 对于离子液体/有机溶剂混合体系, 随着浓度的增加, 电导率有一最大值出现.     

VLBI相位参考成像方法用于玉兔巡视器精确定位

实时高精度VLBI技术在嫦娥三号任务中的成功应用,为探测器的成功落月及月面定位提供了重要保障.目前使用VLBI群时延及测距数据获得的玉兔巡视器在月面上相对着陆器的位置精度约100 m.为获得更精确的巡视器位置,在中国VLBI网同波束观测条件下,将天文相位参考成像方法成功用于月面定位.先将探月VLBI软件相关处理机结果转为通用FITS-IDI数据格式,然后用天文成像软件对着陆器和巡视器进行相位参考成像,得到巡视器天线相对于着陆器天线的角位置.在此基础上,提出了新的探测器月面相对定位算法,获得了玉兔相对于着陆器高精度月面位置.由于利用了同一基带转换器数据进行相位参考成像,消除了共同的系统误差,因此获得了极高的定位精度.本文分别完成了玉兔离开着陆器前,两器处于初始零位条件时,以及两器在不同位置相互拍照时的相对位置测量.理论分析、零位测量及与视觉定位结果的比较表明,采用VLBI相位参考法获得的玉兔巡视器的相对位置精度约为1 m.本方法可用于未来月球及行星表面巡视器相对位置精密测量、导航与视觉定位结果的标定.     

量子密钥传输系统的主动相位补偿

量子密钥分配系统的稳定性是影响其实用性能的重要因素之一. 除光纤自身固有的双折射效应外, 环境造成的相位漂移也会严重影响密钥传输系统的性能. Faraday-Michelson (F-M)量子密钥分配系统可以自适应地补偿光纤双折射造成的影响, 但是在实际应用中, 相位漂移仍然会对系统性能产生较大影响. 本文详细分析了在实际中造成F-M系统相位漂移的主要原因, 并提出了一种高效的主动相位搜索和补偿方案. 应用这一方案, Faraday-Michelson系统在脱离光学平台的实际条件下进行了长时间稳定的量子密钥分配. 实验的传输距离大于37 km, 系统平均误码率1.59%, 误码波动标准差0.46%. 结果表明这一主动相位补偿技术在不增加额外器件的条件下, 可用于以双不等臂Mach-Zehnder(AMZ)干涉仪为基础的实际量子密钥分配系统.     

微波左手材料的反射率和相位随频率的变化特性

利用矩形波导法首次由实验研究了微波垂直入射到由铜六边形开口谐振环(split ring resonators, SRRs)和铜杆组成的左手材料(left-handed metamaterials, LHMs)样品表面时, 其反射率和反射相位随频率的变化特性. 实验结果表明: 单层SRRs的LHMs样品在左手频段内出现了一个深度为−3.3 dB的反射峰, 即其反射率为47%. 在左手频段内, 反射波相位随微波频率的变化关系与透射波相位变化不同, 而且反射波相位曲线在反射峰频率处出现一个拐点. 对于三层SRRs的LHMs样品, 其反射峰的深度随样品排数的增加而增加, 即不反射能力增强, 且反射峰与左手透射峰有一个相对频移, 认为不同层间SRRs的相互作用是导致其频移的原因.