CN111308413B - 一种大地测量vlbi射电源天区覆盖评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法,包括:S1、依据不同的大地测量VLBI观测纲要,获得不同所述观测纲要下的天区覆盖因子SCD;S2、比较不同天区覆盖因子SCD的大小,对不同观测纲要的射电源天区覆盖做出评价。本发明的通过获得天区覆盖因子SCD值,作为评价射电源天区覆盖的依据,以此来快速、方便地评价不同的观测纲要站址测量的效果,以便高效、及时地调整观测纲要设计,以获得更加准确可靠的解算结果。
Description
技术领域
本发明属于空间大地测量技术领域,尤其涉及一种大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法。
背景技术
甚长基线干涉测量(VLBI)技术在大地测量技术领域的应用,简称大地测量VLBI,是建立天球参考架、地球参考架、观测地球定向参数的重要技术手段。大地测量VLBI的基本原理是多个VLBI测站两两构成多条基线,对遥远的银河系外射电源进行观测,通过对两两测站记录的原始数据进行相关处理,获得射电源信号到达两站的时延,从而进一步解算站址、射电源坐标、地球定向参数等。
视观测目的不同,一次大地测量VLBI一般在全球或区域范围内选择几个至十几个VLBI测站,在天球参考架选择几十颗至上百颗射电源,然后组织这些测站对这些射电源切换观测,一般持续24小时。对一颗射电源的一次连续观测称为一个scan,时长取决于信噪比要求,短则几十秒,长则几分钟。一次24小时观测通常由几百个scan构成,每个scan的测站可能不尽相同,不同scan也可能观测同一颗射电源。
观测纲要是大地测量VLBI实现观测目标、获得观测效果的核心。它是一个详细的观测计划列表,明确了参加观测的哪些VLBI测站在什么时刻观测哪一颗射电源、观测多久、什么时刻开始切换观测下一颗射电源等,在观测纲要的评估中,射电源在测站本地的天区覆盖(Sky Coverage)是一个关键指标:更好的天区覆盖有利于大气等辅助参数的解算,从而有效避免大气解算误差影响其他重要参数的解算;另外,更好的天区覆盖对测站站址测量而言意味着更好的观测几何,可有效提高站址测量精度。因此,真实、客观、量化地评价射电源天区覆盖对大地测量VLBI的观测纲要设计至关重要,观测纲要设计者也希望在设计阶段能够快速、方便地评价射电源天区覆盖,以便高效、及时地调整观测纲要优化策略。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题,提供一种大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法,对观测纲要快速做出评价。
为实现上述目的,本发明提供一种大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法,包括:
S1、依据不同的大地测量VLBI观测纲要,获得不同所述观测纲要下的天区覆盖因子SCD;
S2、比较不同天区覆盖因子SCD的大小,对不同观测纲要的射电源天区覆盖做出评价。
根据本发明的一个方面,在所述步骤S2中,所述天区覆盖因子SCD的值越小,与所述天区覆盖因子SCD相对应的观测纲要的射电源天区覆盖越好,测站站址解算精度越高。
根据本发明的一个方面,所述步骤S1包括:
S11、对其中一个所述观测纲要的测站n的每一次观测i,分别建立测站n本地天球坐标系ENU下的观测方向kn(i):
kn(i)=[cos(90°-an(i))cos(en(i))sin(90°-an(i))cos(en(i))sin(en(i))]1×3 i=1,2,……,In;
其中,In表示VLBI测站在24小时内,测站n的scan总数为In;an(i)和en(i)表示在第i观测scan的中间时刻,射电源在测站n本地天球的方位角和俯仰角;
S13、计算测站n的In次观测的协因数矩阵:Qn=(Kn TKn)-1;
S14、计算测站n的天区覆盖因子:SCDn=tr(Qn);
其中,N为所述观测纲要的VLBI测站总数;
S16、将其余观测纲要依次重复上述步骤,分别获得对应的天区覆盖因子SCD值。
本发明的通过获得天区覆盖因子SCD值,作为评价大地测量VLBI射电源天区覆盖的依据,以此来对不同的观测纲要的设计进行评价,能够快速、方便地评价射电源天区覆盖情况以及站址测量的精度,以便高效、及时地调整观测纲要,以获得更好的观测效果以及更加准确可靠的解算结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性表示根据VLBI测站开展多次射电源观测后的本地天区覆盖示意图;
图2示意性表示根据本发明一种实施方式的观测纲要的观测方位角、俯仰角示图;
图3示意性表示根据本发明第二种实施方式的测纲要的观测方位角、俯仰角示图。
具体实施方式
此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合,附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中,实施例的形状或是厚度可扩大,并以简化或是方便标示。再者,附图中各结构的部分将以分别描述进行说明,值得注意的是,图中未示出或未通过文字进行说明的元件,为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。
此处实施例的描述,有关方向和方位的任何参考,均仅是为了便于描述,而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合,这些特征可能独立存在或者组合存在,本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。
本发明的大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法,包括S1、依据不同的大地测量VLBI观测纲要,获得不同观测纲要下的天区覆盖因子SCD;S2、比较不同天区覆盖因子SCD的大小,对不同观测纲要的射电源天区覆盖做出评价。
本发明的大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法,通过获得天区覆盖因子SCD值,作为评价大地测量VLBI射电源天区覆盖的依据,以此来对不同的观测纲要的设计进行评价,能够快速、方便地评价射电源天区覆盖情况以及站址测量的精度,以便高效、及时地调整观测纲要,以获得更好的观测效果以及更加准确可靠的解算结果。
以下结合图1对本发明的大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法进行详细说明。本发明的方法,首先步骤S1中,获得天区覆盖因子SCD的值。具体包括:在步骤S11中,对其中一个所述观测纲要的测站n的每一次观测i,分别建立测站n本地天球坐标系ENU下的观测方向kn(i):
kn(i)=[cos(90°-an(i))cos(en(i))sin(90°-an(i))cos(en(i))sin(en(i))]1×3
i=1,2,……,In;
其中,In表示测站n的scan总数为In,是指VLBI测站n在所述观测纲要(24小时)观测中,对所选射电源共开展了In次观测;an(i)和en(i)表示在第i观测scan的中间时刻,射电源在测站n本地天球的方位角(从正北方起算,从天顶看顺时针方向为正)和俯仰角。
然后构建测站n的In次观测的观测矩阵:
接着计算测站n的In次观测的协因数矩阵:Qn=(Kn TKn)-1。然后计算测站n的天区覆盖因子:SCDn=tr(Qn),tr(Qn)表示求矩阵Qn的迹的运算;重复上述步骤,计算所述观测纲要所有测站的天区覆盖因子,并求和,得到所述观测纲要的天区覆盖因子:其中,N为所述观测纲要的VLBI测站总数。
以上过程为天区覆盖因子SCD的计算过程,针对不同的观测纲要,都一一对应有不同的SCD值,可以将设计的其余观测纲要重复上述步骤,来获得对应的SCD值。
接着在步骤S2中,比较不同天区覆盖因子SCD的大小,对不同观测纲要做出评价。具体来说,天区覆盖因子SCD的值越小,与天区覆盖因子SCD相对应的观测纲要的射电源天区覆盖越好,即在相应观测纲要下,其射电源在测站本地天区的覆盖更好,观测的预期效果更好、预期解算结果更加准确可靠、站址测量的预期精度更高。
图2示意性表示根据本发明一种实施方式的观测纲要的观测方位角、俯仰角示图。图3示意性表示根据本发明第二种实施方式的测纲要的观测方位角、俯仰角示图。结合图2和图3所示,对本发明的方法作进一步说明。
表1和表2分别表示Jiamusi站(测站1)基于第一种观测纲要和第二种观测纲要的观测射电源的方位角和俯仰角数据,第一种观测纲要和第二种观测纲要都观测50次(真实观测次数较多,这里为方便列举计算,选用50次),即I1=50。
表1
表2
基于以上表1中的数据,对第一种观测纲要的Jiamusi站的每一次观测i,分别建立Jiamusi站本地天球坐标系ENU下的观测方向k1(i):
k1(i)=[cos(90°-a1(i))cos(e1(i))sin(90°-a1(i))cos(e1(i))sin(e1(i))]1×3
i=1,2,……,50;
然后对第一种观测纲要,构建Jiamusi站的50次观测的观测矩阵:
接着计算Jiamusi站的50次观测的协因数矩阵:
然后计算第一种观测纲要Jiamusi站的天区覆盖因子:
SCD1=tr(Q1)=0.07276+0.0783+0.04551=0.19665,
重复上述步骤,依次计算第一种观测纲要Kashi站、Beijing站、Kunming站、Shanghai站、Urumqi站的天区覆盖因子SCD2、SCD3、SCD4、SCD5、SCD6(这里直接给出计算结果):
SCD2=tr(Q2)=0.20105,SCD3=tr(Q3)=0.20797,SCD4=tr(Q4)=0.19721,
SCD5=tr(Q5)=0.19720,SCD6=tr(Q6)=0.20797;
同样的,基于表2中的数据,按照上述步骤可以计算出第二种观测纲要的Jiamusi站的天区覆盖因子为0.19038,Kashi站、Beijing站、Kunming站、Shanghai站、Urumqi站的天区覆盖因子(这里直接给出计算结果)分别为0.19009、0.16803、0.17365、0.16853、0.18644,对6个测站的天区覆盖因子求和,得到第二种观测纲要的天区覆盖因子SCD:1.07712。由于第二种观测纲要的SCD小于第一种观测纲要,表明其射电源在测站本地天区的覆盖更好、观测的预期效果更好、预期解算结果更加准确可靠、站址测量的预期精度更高,从这一角度而言,第二种观测纲要更优。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法,包括:
S1、依据不同的大地测量VLBI观测纲要,获得不同所述观测纲要下的天区覆盖因子SCD;
所述步骤S1包括:
S11、对其中一个所述观测纲要的测站n的每一次观测i,分别建立测站n本地天球坐标系ENU下的观测方向kn(i):
kn(i)=[cos(90°-an(i))cos(en(i))sin(90°-an(i))cos(en(i))sin(en(i))]1×3i=1,2,……,In;
其中,In表示在24小时内,测站n的scan总数为In;an(i)和en(i)表示在第i观测scan的中间时刻,射电源在测站n本地天球的方位角和俯仰角;
S13、计算测站n的In次观测的协因数矩阵:Qn=(Kn TKn)-1;
S14、计算测站n的天区覆盖因子:SCDn=tr(Qn);
其中,N为所述观测纲要的VLBI测站总数;
S16、将其余观测纲要依次重复上述步骤,分别获得对应的天区覆盖因子SCD值;
S2、比较不同天区覆盖因子SCD的大小,对不同观测纲要的射电源天区覆盖做出评价。
2.根据权利要求1所述的大地测量VLBI射电源天区覆盖评价方法,其特征在于,在所述步骤S2中,所述天区覆盖因子SCD的值越小,与所述天区覆盖因子SCD相对应的观测纲要的射电源天区覆盖越好,测站站址解算精度越高。
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