基于星载GPS非差数据的COSMIC卫星几何定轨研究

COSMIC的大地测量任务重点在于解算地球重力场模型以及低阶重力场时变规律研究,这需要卫星精密几何轨道．文中根据CODE的GPS卫星精密星历和时钟,COSMIC卫星设计轨道和定轨GPS天线设计,模拟了COSMIC星载GPS观测量．利用运动学原理,研究了基于星载GPS非差数据的COSMIC几何定轨能力．COSMIC具有两个定轨天线（POD＋X和-X）,单独利用一个天线观测的几何定轨结果精度基本一致,都大于模拟时给定的随机误差．这主要是由卫星设计的POD天线位置造成的,两个天线的视准向量与天顶方向之间的夹角不同,同时POD＋X位于卫星飞行方向,而POD—X背向卫星飞行方向．为了改善几何定轨精度,利用POD＋X和一X天线构成一个虚拟天线,将两个POD天线的观测归算到虚拟天线．利用虚拟天线的观测,进行精密几何定轨,通过与参考轨道的比较,定轨精度与给定的模拟随机误差基本一致．     

磁浮轨检车随机振动时域仿真

为了研究在动态测量过程中磁浮轨检车的随机振动对测量磁浮轨道几何参数精度和测量速度的影响，根据这一特殊车辆的结构特点和运动原理建立了整车振动五自由度模型．由于磁浮轨道不平度与高等级机场路面的相似性，采用了滤波白噪声作为轨道随机不平度输入．在MATLAB／SIMULINK环境中仿真了在磁浮轨道随机路面激励下车辆的时域动态响应，分析了车辆随机振动对采用激光三角法测量位移的精度影响．仿真结果表明车速10km／h时的测量精度满足实测时所要求的0．1mm．     

高层大气旋转速度分析

根据King—Hele的原理,从GFZ等卫星的轨道高度的衰减以及倾角的长期变化,分析计算从地面高度180～360km的大气旋转速度的变化规律．计算结果显示大气旋转速度从360km处的1．2rev／d下降到180km的0．9rev／d．     

什邡50年降水变化特征分析

利用什邡1959-2008年降水量资料,采用一元线性回归、Mann～Kendall等方法,研究分析了什邡50年降水变化特征。结果表明：（1）50年降水量有明显的减少趋势,变化倾向率达-44．6mm／10a,夏季减少最为突出达-32．6mm／10a;（2）年降水量1990年前后,夏季在1998年前后,秋季在1977年前后均发生了突变,均有显著减小的趋势（均通过α=0．05显著性）。     

基于GPS定位原理的轨道外部几何参数测量系统

 利用GPS 定位全天候、高效率、低成本的特性,设计出一种新型的轨道外部几何参数测量系统.该系统由卫星系统、加载接收机的轨检仪、控制网和GPRS 发射站组成.测量前,先构建边连式同步图形扩展式带状轨道监测控制网,并在现有的轨检仪上加载GPS 接收机.测量过程中,轨检仪沿轨道运动:GPS 控制网中4 个GPS 基站与轨检仪上GPS 流动站实时采集定位信息;定位信息经双差处理和整周模糊度解算后,得到RTK(real-time kinematic)观测量,确立轨道中心线;结合轨检小车测出的轨道内部几何参数和轨道中心线,解算出轨道高程.静态实验与外场试验结果表明:该测量系统自动化程度较高,静态观测误差在0.5 mm 以内,动态误差在15 mm 以内,完全能够满足轨道外部几何参数高精度测量的要求.     

卫星轨道摄动与地球重力场之间的关系

本文描述了地球重力场对卫星的非球形摄动影响的基本原理,以高轨道GPS卫星和低轨CHAMP卫星为例,给出了数值计算结果与分析.     

铁路轨道几何状态检测系统的研制

为了解决铁路轨道几何状态检测中遇到的检测基准问题,研制了一个采用无衍射激光作为检测基准的检测系统。系统采用装有CCD摄像机和倾斜传感器的检测小车沿轨道移动,在待检测位置摄取与轨道基本平行的无衍射激光图像,经图像处理获取激光图像的中心坐标,结合倾斜传感器测出的倾斜角度,计算出轨道的几何状态。介绍了检测系统的结构。详细讨论了检测原理。分析了系统误差。用波长658nm的激光器,640×480像素摄像机,光靶分辨率为0．1172mm／像素,在25m处摄取50幅图像,标准偏差横向为0．216mm,纵向为0．219mm。系统已获得工程应用,取得了满意的结果。     

2013-01 科技期刊亮点

确定"海洋二号"卫星SLR精密轨道中国科学院上海天文台赵罡等分析了中国第一颗海洋动力环境卫星全球联测激光测距数据,确定了卫星精密轨道并通过多种方法评估了轨道质量,为激光测距在中国对地观测卫星工程中的应用提供了成功范例。随着中国第一颗海洋动力环境卫星"海洋二号"(HY-2)的成功发射并正式投入使用,中国的海洋环境监测与海洋资源探测能力得到了进一步完善和提高。精密轨道跟踪和确定是海洋动力环境卫星的关键技术,也是有效利用包括雷达高度计     

椭圆参照轨道的理想卫星编队队形设计

为了建立椭圆参照轨道卫星编队飞行的理想编队队形,该文从参照轨道要素描述的精确相对运动方程出发,概括出椭圆参照轨道的编队运动特点。依据这些特点,找到了几类具有特殊几何构形的理想编队轨道,并分析设计出由三颗星组成的用于遥感探测的3种编队队形。利用参照轨道要素方法能较方便地找到可能存在的理想编队轨道和队形,并解出相应的轨道要素;为设计有实用价值的考虑摄动的自然编队轨道和进行编队初始化提供科学依据。     

卫星轨道完备性监测研究

为了解决高精度定位中的卫星轨道粗差判别问题,采用轨道积分方法和轨道拟合方法,重点分析了卫星精密星历SP3文件的轨道积分精度,利用对卫星轨道加入不同粗差的计算方案,讨论了轨道积分的精度以及其对定位的影响,研究了利用卫星轨道积分精度实现完备性监测的方法。结果表明:通过卫星轨道积分精度的方法,可以反映卫星的粗差信息并予以将粗差卫星剔除;当剔除粗差卫星后,精密单点定位精度提高;当对正常卫星加入粗差,且随着加入粗差的增大,卫星轨道积分精度越来越差。该成果对完备性监测的研究具有一定的参考价值和指导意义。     

三峡库区香溪河流域近20年气候趋势分析

根据三峡库区香溪河流域兴山气象站1990～2009年20年的气象资料,利用Mann—Kendall检验法对该地区的降水量、气温、湿度、风速、日照时数（太阳辐射）等变化进行趋势分析．结果表明：近20年,香溪河流域降雨量无显著上升趋势,增加速率约为12mm／10a,但具有明显的年际变化;春夏季降雨量呈上升趋势,秋季和冬季降雨量呈下降趋势;在全球变暖的气候背景下,香溪河流域气温逐渐升高,平均气温增加速率为0．3℃／10a,平均最低气温增加速率为0．19℃／10a,最高气温显著上升,上升速率为0．4℃／10a;风速先减小后呈上升趋势,1990～2002年风速减小,减小速率为0．1m／s／10a,自2003年以来,风速显著上升,增加速率为0．2m／s／10a;湿度呈减少趋势,月目照时数与月蒸发量呈正相关性,但总体增长趋势则表现为年日照时数增加,年蒸发量减少．     

涉及2-卫星系统的一类几何不等式

定义了无心2-卫星系统S(m){Γ,A,B,l}和有心2-卫星系统S(2){P,Γ,A,B,l},在适当的假设下,借助于优超理论建立了涉及有心2-卫星系统S(2){P,Γ,A,B,l}的一类几何不等式:〔1/|Γ|∮Γrpds1/p〕≤|Γ|/(2π)cos((lπ)/|Γ|)(p≤-2).有心2-卫星系统S(2){P,Γ,A,B,l}在空间科学中的背景是:可将点P视为地球中心,点A,B视为地球的两颗具有相同的运动轨道和相同的运动线速度的卫星,曲线Γ为卫星运动的轨道,r:=d(P,AB)表示地球中心到直线AB的距离,它是有心2-卫星系统的一种基本几何量.     

区域监测网精密定轨与轨道预报精度分析

我国导航系统采用区域监测网提供轨道预报等导航服务．由于区域网不能覆盖地球中轨轨道（MediumEarthOrbit,MEO）SE星全弧段,并且受卫星相对于监测网几何条件限制,若采用与全球网相同的定轨和预报策略,预报精度难以满足我国导航系统的指标要求．预报精度决定于定轨获得的初轨和力学模型的精度．针对MEO卫星星座的区域监测网定轨预报问题,本文提出两步法策略,即首先解算部分动力学参数和轨道参数,然后强约束这部分动力学参数的估值,重新解算所有动力学参数和轨道,并利用得到的初轨和动力学参数进行轨道预报．利用实测GPS数据的实验表明,采用两步法定轨策略可获得对动力学参数的合理解算结果,并可提高轨道预报精度,预报1天轨道的平均用户距离精度（UserRangeError,URE）优于0．6m．     

椭圆轨道上卫星的混沌姿态运动

基于土星卫星上所观察到的混沌运动,研究了中心引力场中Ｋｅｐｌｅｒ椭圆轨道上非对称卫星的姿态运动,其系统的Ｈａｍ ｉｌｔｏｎ 函数可用ＳｅｒｒｅｔＡｎｄｏｙｅｒ变量写出．通过无限小接触变换,将系统等价为无力矩作用下自由刚体运动,但其转动惯量仍随时间周期地变化,从而化作周期摄动的ＥｕｌｅｒＰｏｉｎｓｏｔ运动．应用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ 方法预测其存在混沌运动,并利用Ｐｏｉｎｃａｒé截面的数值计算验证此结论的正确性．     

人造月球卫星的运动及其稳定性

得到了人造月球卫星在月球、地球和太阳引力作用下的运动:1)除轨道根数a,e,i外都有长期项;2)所有根数都有短周期变化,但是变化周期很短,振幅很小;3)除轨道半长径a以外都有长周期项。长周期项可以分为3部分:第一部分是由于月球扁率摄动造成的;第二部分是由于地球引力造成的;第三部分是二者联合摄动造成的。其中以第二种影响最大;它的周期约半个恒星月,振幅约3km和3ms~(-1)。还讨论了人造月球卫星以及相应的同步卫星的运动稳定性。     

CFCl3与O3分子间相互作用的二级Mφiler—Plesset微扰理论研究

通过在二级Mφller-Plesset微扰理论MF2／cc—pVTZ电子相关校正水平,对CFCl3和03分子间可能存在的复合物进行全自由度能量梯度优化,得到2种稳定的几何结构A和B,用MP2／aug-cc—pVTZ方法计算出其结合能△E^CP分别为-2．39kcal·mol^-1和-2．29kcal·mol^-1,LMOEDA定域轨道能量分解分析表明其中色散能占主导。     

应用CHAMP卫星轨道和加速度数据恢复地球重力场

介绍了重力卫星CHAMP,GRACE,GOCE和利用卫星观测数据解算地球重力场的方法以及加速度数据的处理方法,探讨了基于能量守恒方法恢复地球重力场模型的原理.将基于能量守恒方法利用CHAMP卫星星历数据恢复的地球重力场模型与EGM 96重力场模型进行比较,结果验证了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性,以及能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性.     

DEM辅助的InSAR零中频处理基线估计方法

为了提高无地面控制点信息和精密轨道数据时合成孔径雷达干涉测量(InSAR)基线估计的精确性和实用性,借鉴零中频矢量滤波的思想,提出了数字高程模型(DEM)辅助的InSAR零中频处理基线估计方法.该方法利用卫星轨道法估计基线参数初值,并根据该基线参数值,由低精度DEM模拟覆盖区的干涉图,将模拟干涉图与原始干涉图做差分处理得到差分干涉图.以零中频为判别依据,对差分干涉图进行快速傅里叶变换(FFT)基线估计,获取基线参数初值的改正量,并修正基线参数初值,通过迭代直至差分干涉图的二维中心频率接近于0.利用甘肃兰州地区和伊朗BAM地区ENVISAT ASAR数据进行了验证,实验结果表明:利用该方法能有效进行基线估计,可得到与精密轨道基线估计方法相近的结果,具有不依赖于精密轨道参数和地面控制点的优势.     

大偏心率椭圆轨道星上轨道外推的参数化模型

众所周知,数值方法和分析方法都可以用于轨道预报.一般而言,采用数值方法可以获得更高的精度,采用分析方法可以达到更高的效率.对于近圆轨道卫星,已有许多成熟的数值方法和分析方法可以用于轨道预报.而对于大偏心率椭圆轨道卫星,这些方法都有各自的局限性.传统的数值积分器工作效率较低;分析方法中多采用简化的力模型,因而可以达到的精度有限.为实现大偏心率椭圆轨道卫星的星上轨道预报,本文提出了一种解决方案.其核心思想是基于摄动分析解的表达式,尝试构造拟合公式,用不同的频率项反映摄动影响下轨道根数的周期变化和长期变化.最终以拟合和计算的过程代替求解微分方程,建立参数化模型,从而实现轨道外推.应用此模型时,将首先通过拟合公式对真近点角f、近点角距ω、升交点经度Ω、轨道倾角i和地心距r进行拟合与计算,然后利用这5个轨道根数计算出卫星在惯性坐标系下的位置矢量,得到最终的预报结果.为检验方法的可行性,本文利用该参数化模型对33颗闪电轨道卫星进行了轨道外推.对每颗卫星分别进行28组试验,每组算例的外推弧段为3天.数值试验结果表明,轨道根数f,ω,i与r的计算结果受到轨道偏心率的影响.3天内,轨道外推的位置精度一般约为百米级.     

摄动力对静止卫星轨道根数的影响

给出了静止卫星在地球非球形引力、日月引力和光压作用下,以无奇点轨道根数为变量的摄动微分方程组．根据静止卫星轨道小倾角和小偏心率的特点进行了简化,用平均根数法求出摄动微分方程组的解．利用方程组的解计算各种摄动因素对静止卫星轨道根数的影响的量级估计,并用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ７（８）阶方法求出卫星运动微分方程组的数值解,通过解析解与数值解的比较,说明解析解的精度为１０－５量级