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。     

VLBI相时延及其在深空探测器测定轨中的应用

甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)技术是深空探测器测定轨的方法之一,也是行星无线电科学研究的重要手段.VLBI相时延通过解算相关相位的整周模糊度解算出探测器的VLBI时延观测量,可有效地降低相位随机误差的影响,从而提高时延测量的精度.本文论述了解算相位整周模糊度的条件和方法,给出相时延的解算方法,并分析比较了相时延与群时延的随机误差水平.以嫦娥二号(CE2)卫星飞往拉格朗日L2点的探测任务为例,求解了两个月内10次VLBI观测的相时延并分析了数据质量.相时延和群时延分别联合测速测距数据的定轨结果表明,在150万公里的距离上相时延用于探测器的定轨是可行的.     

InSAR干涉相位图生成的图像配准自补偿方法

提出了一种基于局域斜平面地形模型的联合子空间投影方法来估计陡峭地形的InSAR干涉相位．该方法能够充分利用相应像素对及其相邻像素对的相干信息，并且利用包含干涉相位的信号子空间的所有基矢量向噪声子空间投影来估计干涉相位，该方法具有自适应图像配准和降低相位噪声功能，因而可以在SAR图像配准精度很差（可以允许达到一个分辨单元）的条件下准确地估计相应像素问的干涉相位．实测数据及仿真数据的处理结果证明了此方法的有效性．     

基于△DOR信号的高精度VLBI技术

在嫦娥二号（CE-2）工程中,我国首次开展了X波段ADOR测量实验,获取了ADOR信号的VLBI时延数据,并用于精密定轨．本文给出了CE-2中ADOR信号的VLBI测量与数据处理方法,结合我国VLBI测量系统对时延数据进行了误差分析及精密定轨分析．结果表明：ADOR信号的VLBI时延精度优于0．5ns,比利用S波段信标的测量精度提高约一个数量级．本研究成果为后续的月球及深空探测高精度测定轨提供了重要的技术手段．     

中国科学院上海天文台天体物理研究室

上海天文台成立于1962年，前身是19世纪建立的徐家汇观象台和佘山观象台。现有科研人员145人，其中院士2人。是首批参加中科院知识创新工程的试点单位之一，科学目标为：应用空间天文技术监测和综合研究地球的运动、探索灾害预测的天文方法；开展银河系结构及其演化、活动星系核的观测研究，星系形成演化及宇宙学的研究；以及有关甚长基线干涉、氢原子频标等技术的研究。     

月球轨道器交会对接同波束VLBI测量差分相时延实时解算

同波束VLBI技术是解决月球轨道交会对接地面高精度引导的重要手段．传统的多频点同波束VLBI实时解算算法成功解算差分相位整周模糊度的概率较低,而事后统计修正求解整周模糊度的算法存在较大的时间滞后,从而直接影响月球轨道交会对接两个航天器地面定轨、定位的精度以及实时性．在此背景下,本文研究了应用于月球交会对接条件下的同波束VLBI差分相时延实时解算算法．首先给出了多频点同波束VLBI解算差分相时延及整周模糊度的原理,根据差分相关相位整周模糊和差分相时延实时及事后解算结果,对整周模糊度产生的原因进行分析通过求解精确差分群时延值、采用匹配搜索算法以及差分相位连接条件对传统实时解算算法进行改进,提出一种新的差分相时延实时解算算法．利用SELENE同波束VLBI观测数据进行实时解算．结果表明该算法成功解算模糊度的准确度达到95．49％,相对于传统解算算法准确度提高了5．45％．     

基于变相位技术的相位解缠方法

相位解缠是利用干涉合成孔径雷达(InSAR)进行地形高度反演的关键技术之一.由于实际地形复杂多变,使得精确解缠相位成为一个难题.文中给出两种变相位技术及实现方法.第一种技术利用缠绕相位本身的特点,通过构造辅助相位图,将整个相位域分割成若干4-连通域,利用局部缠绕相位梯度方差来避免错误的发生,再利用消去边界算法将这些连通域拼接起来,使得它们之间的相位跳变尽可能少,从而恢复连续的解缠相位;第二种技术通过构造参考面,改变与真实地形对应的缠绕相位,从而降低相位解缠的难度.将两种变相位技术结合起来提出一种相位解缠的方法.并利用由美国TOPSAR获取的干涉数据进行实验,分别验证了两种变相位技术的有效性,以及相位解缠方法的精确性和稳健性.     

Gough-Stewart平台运动学设计理论与方法

以Ｇｏｕｇｈ－Ｓｔｅｗａｒｔ平台为对象，根据位置空间的几何形状特征，提出了工作空间半径比的概念，导出了局部灵活度和工作空间半径比的解析解答。通过单调性分析提示出设计参数对上述运动学指标的影响规律，并提出一种在不发生支链干涉条件下，可使末端执行器具有给定姿态能力，且使局部灵活度和工作空间半径比加权最优的尺度综合方法。     

基于VLBI站接收的火星探测器信号研究行星际闪烁

利用VLBI单站对欧洲火星快车探测器(MEX)的太阳掩星过程进行观测,记录了太阳偏距(太阳中心到信号传播路径的垂直距离)在11 R⊙~160 R⊙范围内的MEX发射的X波段主载波信号,并通过VLBI宽带记录终端,提取了太阳风湍动导致的相位闪烁信息及相位闪烁功率谱,通过谱分析,测量了太阳风空间折射谱指数、折射结构常数与相位闪烁指数,探讨了利用相位闪烁指数反演沿视线方向的总电子含量(TEC)的可行性,分析表明,近太阳区域的相位闪烁显著强于远太阳区域;在3 mHz~0.3 Hz范围内,相位闪烁功率谱呈幂律分布,太阳风空间折射谱指数为-3.3±0.25,与Kolmogorov理论一致,且谱指数与太阳偏距无相关;表明在11 R⊙~160R⊙范围内,Kolmogorov理论可用于解释太阳风湍动及结构,太阳风折射结构常数与R近似满足~R~(-1.98±0.27)的关系,表明近太阳区域湍动强于远太阳区,利用相位闪烁指数获得的TEC与太阳活跃与平静期间模型计算值的变化趋势一致,试验表明,基于VLBI测站的多普勒测量及行星际闪烁研究可用于我国未来火星探测器的太阳掩星观测.     

撞击载荷下电子散斑干涉测试方法的研究

利用电子散斑技术，研究了半无限平面模型在撞击载荷下面内位移场的测试方法，采用瞬态光学图象采集技术，将模型受撞击前，后的电子散斑图象直接记录与储存在图象采集卡的帧存体中，从而实现了动态数字散斑干涉，测得了模型的面内位移场，将实验值与动有限元计算结果比较，两者能较好的吻合。     

State space trend-cycle decomposition of the ARIMA(1,1,1) process

It has been common practice to decompose an integrated time series into a random walk trend and a stationary cycle using the state space model. Application of state space trend-cycle decomposition, however, often results in a misleading interpretation of the model, especially when the observability of the state space model and the redundant relationships among the model parameters are not properly considered. In this study, it is shown that spurious trend-cycle decomposition, discussed by Nelson (1988), results from an unobservable state space model, and the usual assumption of independent noise processes in the model results in parameter redundancy. Equivalence relationships for the ARIMA(1,1,1) process and the state space model consisting of a random walk trend and an AR(1) cycle, where the noise processes of the trend and of the cycle are generally correlated, are also derived. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

Parameter Space Restrictions in State Space Models

The state space model is widely used to handle time series data driven by related latent processes in many fields. In this article, we suggest a framework to examine the relationship between state space models and autoregressive integrated moving average (ARIMA) models by examining the existence and positive‐definiteness conditions implied by auto‐covariance structures. This study covers broad types of state space models frequently used in previous studies. We also suggest a simple statistical test to check whether a certain state space model is appropriate for the specific data. For illustration, we apply the suggested procedure in the analysis of the United States real gross domestic product data. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

飞船空间对接机构技术

空间对接是载人航天工程的关键技术,本文讨论了我国神舟对接机构的系统方案,分析了对接捕获和缓冲的动力学设计、机构学设计,以及对接机构连接刚度的保证等方面问题,讨论了对接机构地面试验系统和试验方案,介绍了我国首次空间对接的情况.     

Forecasting with balanced state space representations of multivariate distributed lag models

A procedure for estimating state space models for multivariate distributed lag processes is described. It involves singular value decomposition techniques and yields an internally balanced state space representation which has attractive properties. Following the specifications of a forecasting competition, the approach is applied to generate ex-post forecasts for US real GNP growth rates. The forecasts of the estimated state space model are compared to those of twelve econometric models and an ARIMA model.     

An experimental approach to pH measurement in the intercellular free space of higher plant tissues

Summary An experimental approach to the measurement of pH in the free space of plant tissues was made, using both metal minielectrodes and H⁺-sensitive resin glass microelectrodes inserted in small environments artificially created inside the tissue. Experiments were carried out on the parenchyma of higher plants (corn, potato, squash,Senecio herraianus), monitoring pH changes in the free space as a function of the pH of the external medium. The pH in the free space has been found to be different from that of the surrounding solution and its variation in time much slower than would be predicted by assuming that simple diffusion of H⁺ ions took place. The results agree with the hypothesis that the free space behaves as a compartment distinct from both the cytosol and the surrounding medium.     

一种启发式主题爬行算法

为克服传统主题爬行器在爬行速度和主题预测精度上的不足,提高爬行器的查准率和查全率,根据当前常用主题爬行策略的特点,通过页面辐射空间的引入将主题策略中基于链接分析和基于内容分析的方法相结合,并嵌入启发式算法,提出一种基于启发式的主题爬行算法.实验结果表明,该算法较常用爬行算法有较好的爬行效率.