Использование VLBI и SLR наблюдений для определения ПВЗ, координат станций и взаимной ориентации систем отсчета
Диссертация
В настоящее время возрастающие требования к точности определения параметров вращения Земли и reo динамических параметров, непрерывное совершенствование моделей геопотенциала, нутации, нагрузочных явлений приводят к необходимости проведения исследований, касающихся сравнительного анализа различных стратегий обработки наблюдений. Поскольку каждая из измерительных технологий имеет свои особенности… Читать ещё >
Содержание
- I. Определение астрономических и геодинамических параметров с помощью SLR и VLBI измерений
- 1. 1. Развитие глобальной сети SLR станций. Основные геодезические и геодинамические проекты
- 1. 2. Программы астро- и геодинамических исследований методами VLBI. Основные идеи и история развития
- 1. 3. Постановка задачи определения ПВЗ из совместной обработки SLR и VLBI наблюдений
- II. Математическое моделирование и программное обеспечение задачи обработки SLR и VLBI наблюдений (редукция наблюдений)
- 2. 1. Релятивистские модели наблюдений
- 2. 1. 1. Наблюдаемая величина для SLR измерений
- 2. 1. 2. Наблюдаемая величина для VLBI измерений
- 2. 2. Распространение света в атмосфере
- 2. 3. Вычисление положения станции в инерциальной системе координат
- 2. 3. 1. Собственное движение станции
- 2. 3. 2. Влияние приливов на положение станции
- 2. 3. 3. Учет перманентного прилива
- 2. 3. 4. Учет океанической и атмосферной нагрузки
- 2. 3. 5. Учет полюсного прилива
- 2. 3. 6. Смещение станции из-за вращения Земли
- 2. 1. Релятивистские модели наблюдений
- 3. 1. 1. Несферичность гравитационного поля Земли
- 3. 1. 2. Динамическое влияние приливов
- 3. 1. 3. Динамическое влияние неравномерности вращения Земли
- 3. 1. 4. Возмущения от Солнца, Луны и планет
- 3. 1. 5. Световое давление
- 3. 1. 6. Негравитационные возмущения
- 3. 2. Косвенное влияние гравитирующих масс
- 3. 3. Численные методы решения спутниковых задач
- 3. 4. Вычисление изохронных производных
- 4. 1. Определение взаимной ориентации внегалактической и динамической систем отсчета из дифференциальных VLBI наблюдений космического аппарата ФОБОС
- 4. 1. 1. Методика определения взаимной ориентации систем отсчета
- 4. 1. 2. Наблюдательный материал и результаты
- 4. 2. Определение ПВЗ и земной системы отсчета из SLR наблюдений для пилотных проектов Международной службы лазерной локации
- 4. 2. 1. Пилотные проекты Международной Службы Лазерной Локации: форма проведения
- 4. 2. 2. Сравнительная характеристика проектов
- 4. 2. 3. Решение «IAAK» в третьем пилотном проекте
- 4. 2. 4. Сравнение решений в пилотных проектах
- 4. 2. 5. Пилотные проекты 2004 года — современный этап развития ILRS
- 4. 3. Определение ПВЗ из совместной обработки VLBI и
- 4. 3. 1. Общая характеристика процесса обработки SLR и VLBI данных
- 4. 3. 2. Статистические методы решения — фильтр Кал-мана и метод наименьших квадратов
Список литературы
- Абрикосов O.A., 1989, Геометрически строгая модель светового давления для сферического ИСЗ и сферической, лишенной атмосферы Земли, Наблюдения искусственных спутников Земли, N 26, стр.234−248.
- Аллен К.У., 1977, Астрофизические величины, «Мир», 446 стр.
- Бордовицина, Т.В., 1984, Современные численные методы в задачах небесной механики, «Наука», 136 стр.
- Брумберг, В.А., 1972, Релятивистская небесная механика, Наука, М.
- Брумберг, В.А., 1981, Релятивистские эффекты при радиолокационных, оптических и радиоинтерферометрических наблюдениях, Астрон.Ж, 58(1), 181−183.
- Васильев М.В., Красинский Г. А., 1997, Универсальная система программирования для эфемеридной и динамической астрономии, Труды ИПА РАН, вып. 1, стр.228−248.
- Васильев М.В., Шуйгина Н. В., 1999, Опыт использования программного комплекса ЭРА для обработки светолокационных наблюдений ИСЗ LAGEOS, Труды ИПА РАН, вып. 4, стр. 5160.
- Губанов, B.C., Финкелыптейн, A.M., Фридман, П.А., 1983, Введение в радиоастрометрию, «Наука», 279 стр.
- Губанов, B.C., Новые методы обработки наблюдений в астрометрии, Труды ИПА РАН, вып. 6, Астрометрия и небесная механика, стр. 102−113.
- Клионер С.А., 1990, Релятивистская редукция астрономических наблюдений, канд.дисс., С-Петербург, 223с.
- Копейкин, С.М., 1990, Теория относительности в радиоастрономических наблюдениях, Астрон.Ж., 67(1), 10−20.
- Кривов, A.B., 1988а, Релятивистские эффекты в движении и наблюдениях ИСЗ, I, Релятивистские возмущения в движении спутника, Вестник ЛГУ, сер.1, вып.1, 84−91.
- Кривов, A.B., 1988b, Релятивистские эффекты в движении и наблюдениях ИСЗ, И, Расчет измеряемых величин, Вестник ЛГУ, сер.1, вып. З, 83−91.
- Кривов, A.B., 1988с, Релятивистские эффекты в движении и наблюдениях ИСЗ, III, Геоцентрическая методика и оценки релятивистских эффектов, Вестник ЛГУ, сер.1, вып.4, 78−86.
- Кривова, Н.В. (Шуйгина, Н.В.), 1990, Первые результаты обработки локационных и РСДБ наблюдений космических зондов, в сб. Динамика механических систем, изд. ТГУ, с. 137.
- Кривова, Н.В. (Шуйгина, Н.В.), 1991, Применение радиоинтер-ферометрических и допплеровских наблюдений космических аппаратов для определения ориентации каталога квазаров, в сб. Эфемеридная астрономия и позиционные наблюдения, ИТА РАН, стр. 66.
- Кривова, Н.В. (Шуйгина, Н.В.), 1992, Определение взаимной ориентации квазарной и динамической систем отсчета по наблюдениям космического аппарата ФОБОС-2, Препринт ИПА РАН N 43, С.-Петербург, 16 стр.
- Малкин З.М., 1997, Определение параметров вращения Земли из SLR наблюдений в ИПА РАН, Труды ИПА РАН, вып. 1, Астрометрия и геодинамика, стр.113−132.
- Малкин З.М., 1997, Решение задач фундаментального координатно-временного обеспечения классическими и спутниковыми методами., докт.дисс., С.-Петербург.
- Малкин З.М., 2000, О вкладе метода SLR в определение ПВЗ, Труды ИПА РАН, вып. 5, Радиоастрометрия и эфемеридная астрономия, стр.222−229.
- Малкин З.М., 2001, Международные и отечественные службы определения ПВЗ, Труды ИПА РАН, вып. 6, Астрометрия и небесная механика, стр.14−23.
- Манк, У., Макдональд, Г., 1964, Вращение Земли, «Мир», Москва, 383 стр.
- Марченко, А.Н., Абриксов, O.A., Цюпак, И.М., 1988, Результаты определения некоторых геодинамических параметров по данным лазерных наблюдений международной кампании МЕРИТ, Динамика механических систем, Труды всесоюзной школы-семинара, Томск, с.181−187.
- Матвеенко, Л.И., Кардашев, A.C., Шоломицкий, Г. Б., 1965, О радиоинтерферометре с большой базой, Изв. Вузов. Радиофизика, 8(4), с.651−654.
- Петров, Л.Ю., 1995, Вторичная обработка геодезических РСДБ наблюдений, I, Модель редукции, Сообщения ИПА N 74, Институт прикладной астрономии РАН, Санкт-Петербург.
- Петров, Л.Ю., 1995, Методика определения геодинамических параметров по наблюдениям на радиоинтерферометрических сетях со сверхдлинными базами, канд.дисс., С-Петербург.
- Скурихина, Е.А., Определение ПВЗ из РСДБ наблюдений для Службы ПВЗ ИПА РАН, Труды ИПА РАН, вып. 4, Астрометрия, геодинамика и небесная механика, стр.5−11.
- Скурихина, Е.А., 2004, Определение геодинамических параметров из долговременных рядов РСДБ наблюдений, канд.дисс., С-Петербург.
- Сорокин, С.К., Самусь, Е.А., Татевян, С.К., 1984, Вычислительный комплекс «Прогноз», его реализация и первые результаты, Наблюдения искусственных спутников Земли, 23, с.379−398.
- Суркис, И.Ф., 2002, Создание многофункционального программного пакета для анализа астрометрических и геодинамических РСДБ-наблюдений, канд.дисс., С.-Петербург, 147 с.
- Тарадий, В.К., Цесис, M.JL, 1984, Вычисление траекторий искусственных спутников Земли. Построение алгоритмов и программ метода Адамса с переменным шагом и переменным порядком, Препринт Ин-та теор. физики, 37 с.
- Титов, O.A., 1996, Применение метода среднеквадратической коллокации для обработки РСДБ наблюдений, канд.дисс., С. Петербург, 107 с.
- Урмаев, М.С., 1981, Орбитальные методы космической геодезии, «Недра», 256 с.
- Шуйгина, Н.В., 2001, Определение геодинамических параметров из SLR наблюдений для пилотных проектов Международной службы лазерной локации, Труды ИПА РАН, вып. 6, стр.240−254.
- Шуйгина, Н.В., 2001, Опыт использования программного комплекса ЭРА в пилотных проектах Международной службы лазерной локации, Всероссийская астрономическая конференция, Тезисы докладов, Санкт-Петербург, стр.200.
- Andersen, Р.Н., Combination of the VLBI, GPS and SLR observations at the observation level, 2003, Proc. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, p.386.
- Arias, E.F., 1986, In: A.K.Babcock (eds.) Earth’s rotation and reference frames for geodesy and geophysics, Proc. IAU Sump. 128, Reidel, p.265.
- Arias, E.F., Chariot, P., Feisel, M., Lestrade, J.-F., 1995, The extra-galactic reference frame of the International Earth Rotation Service: ICRS, Astron. Astrophys., 303, pp.604−608.
- Belikov, M.V., 1993, Method of numerical integration with uniform and mean square approximation for solving problems of ephemeris astronomy and satellite geodesy, Manus.Geod., v. 15, N 4, pp. 182 200.
- Boehm, J., Schuh, H., Engelhardt, G., MacMillan, D., Lanotte, R., Novfsi, P, Vereshcagina, I., Haas, R., Negusini, M., Gubanov, V., 2003, Proc. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, p.386.
- Boucher, C., Altamimi, Z., Sillard, P., 1998, Results and analysis of the ITRF96, IERS Technical Note 24, Observatoire de Paris.
- Brumberg, V.A., 1986, Relativistic reductions of astronomical observations, In: H.K.Eichorn, R.J.Leackok (eds.), Astrometric Techniques, proc. IAU Symp. 109, Reidel, Dordrecht, 19−42.
- Boucher, C., Altamimi, Z., 1993, Development of a conventional reference frame, Contribtions of space geodesy to geodynamics: Earth dynamics, Smith, D., Turcotte, D. (eds.), Geodynamics series, 24, pp. 89−98.
- Brumberg, V.A., Kopejkin, S.M., 1989, Relativistic theory of celestial reference fames, In: J. Kovalevsky, I.I. Muller, B. Kolachek (eds.), Reference Systems, Kluwer, Dordrecht, 115.
- Brumberg, V.A., 1991, Essential relativistic celestial mechanics, Adam Hilger, Bristol, Philadelphia and New York.
- Carter, W.E., Robertson, D.S., 1986, Project POLARIS and IRIS: monioring polar motions and UT1 by very long baseline interferome-try, In: Space geodesy and geodynamics, Anderson, A., Cazenave, A. (eds.), pp.221−268.
- Cunningham, L.E., 1970, On the computation of the spherical harmonic terms needed during the numerical integration of the orbital motion of an artificial satellite, Celest.Mech., v. 2, pp.207−216.
- Dickey, J.O., 1989, Intercomparison between kinematic and dynamical systems, In: Reference frame in astronomy and geophysics, J. Kovalevsky, I. Mueller, B. Kolaczek (eds.), Dordrecht, pp.305−326.
- Doodson, A.T., 1928, The analysis of tidal observations, Phil. Trans. Roy. Soc. Lond., 227, pp.223−279.
- Everhart, E.P., 1974, Implicit single-sequence method for integrating orbits, Celest. Mech., v. 10, pp.35−55.
- Finkelstein, A.M., Kreinovich, V.J., Pandey, S.N., 1983, Relativistic reductions for radiointerferometric observables, Astrophys. Space Sci., 94, 233−247.
- Folkner, W.M., McElrath, T.P., Mannucci, A.J., 1996, Determination of radio-frame position for Earth and Jupiter from Ulysses encounter tracking, AAS/AIAA Paper, pp. 93−167. Astron.J.,
- Fukushima, T., 1990, Geodesic nutation, Astron. Astrophys., 244, pp. Lll-L12.
- Gendt, G., 1984, Further improvrmrnts of the orbital program system Potsdam-5 and their utilization in geodetic geodynamic investigations, Obs. artificial Earth sat., 23, pp. 421−427.
- Giacomo, P., 1982, Equation for the determination of the density of moist air (1981/1991), Metrologia, 18, pp.33−40.
- Gontier, A.-M., Eisop, E., Feisel, M., 1993, Analysis of the IRIS VLBI intencive session, IERS Tech. Note, 14, pp. R77-R80.
- Gubanov, V.S., Kumkova, I.I., Solina, N.I., 1990, The FK4 orientation parameters derived from photographic and VLBI observations of radio/optical objects, In: Inertial coordinate system on the sky, J.H. Lieske, V.K.Abalakin (eds.), p.85.
- Gubanov, V.S., 2004, Project of global analysis of 1979−2003 VLBI data, Proc. Journees 2003 «Astrometry, geodynamics and solar system dynamics: from milliarcseconds to microarcseconds», A. Finkelstein, N. Capitaine (eds.), in press.
- Hellings, R.W., 1986, Relativistic effects in astronomical timing measurements, Astron.J., 91(3), 650−659. Erratum: 92(6), 1446.
- Herget, P., 1968, Outer satellites of Jupiter, Astron.J., v.73, N 8, pp.737−742.
- Herring, T.A., 1994, Kalman filter analysis of SEARCH'92 VLBI data, IERS Tech. Note, 16, pp. IV 3−14.
- Hildebrand, C.E., Iijima, B.A., Kroger, P.M., Folkner, W.M., Edwards, C.D., 1994, Radio-planetary frame tie from Phobos-2 VLBI data, TDA Progress report, 42−119, pp.46−82.
- Hinteregger, H.F., Shapiro, I.I., Robertson, D.S., Knight, C.A., Ergas, R.A., Whithey, A.R., Rogers, A.E., Moran, J.M., Clark, T.A., Burke, B.F., 1972, Science, 178(396).
- Huang C., Ries J. C, Tapley B.D., and Watkins M.M., 1990, Relativistic effects for near-Earth satellite orbit determination, Celest.Mech., v. 48, pp.167−185.
- Ivanova, T.V., Shuygina, N.V., 2002, Analysis of SLR observations of the Etalon geodetic satellite, Proc. Celestial mechanics: results and prospects, IAA Transactions, N 8, pp.90−91.
- Jordi, C., Rossello, G., 1987, Correction to the FK5 reference frame, Mon. Not. R., Astr. Soc., 225, p.723−730.
- Kabelac, J., 1988, Shadow function contribution to the theory of the motion of artificial satellites, Bull. Astron. Inst. Czechsl., v. 39, No. 4, pp.213−220.
- Kouba, J., 1996, SINEX format description version 1.0, e-mail send to all IGS Analysis Centers.
- Krasinsky, G.A., Vasilyev, M.V., 1997, ERA: knowledge base for ephemeris and dynamical astronomy, IAU Coll. No. 165, Poznan, Poland, I.M.Wytrzyszczak, J.H.Lieske, R.A.Feldman (eds.), 1997, pp.239−244.
- Krasinsky, G.A., 1999, Ocean tidal effects in Universal Time from VLBI observations of 1984−1998, Сообщения ИПА PAH, 54.
- Kudruavtsev, S.M., 1999, On calculation the Earth’s C21 and ?>21 gravity coefficients in the IERS terrestrial reference frame, Journal of Geodesy, 73, pp.448−451.
- Kulikov, D.K., 1950, Bull. Inst. Theoret. Astron., v.4, pp.311.
- Kumkova, I.I., 1980, An attempt to compare the radio astronomical system of coordinates of quasars with FK4, In: Reference coordinate systems for Earth dynamics, E.M.Gaposhkin, B. Kolaczek (eds.), Proc IAU Coll 56, Reidel, pp.369−373.
- Lestrade, J.-F., 1988, Mark-Ill VLBI position of eight stellar systems and astrometric comparison, Astron.J., 96(5), pp. 1746−1754.
- Lieske, J.H., Lederle, T., Frike, W., and Morando, B., 1977, Expression for the precession quantities based upon the IAU (1976) system of astronomical constants, Astron. Astrophys., 58, pp. 1−16.
- Ma, C., Ryan, J.W., Gordon, D., Carpette, D.S., Himwich, W.E., 1993, Reference frames from CDP VLBI data, Contribtions of space geodesy to geodynamics: Earth dynamics, Smith, D., Turcotte, D. (eds.), Geodynamics series, 24, pp.121−146.
- Ma, C, Gibson, J.M., Earth orientation from VLBI during SEARCH'92, 1994, IERS Tech. Note, 16, pp. III 9−15.
- Ma, C., Arias, E.F., Eubanks, T.M., Fey, A.L., Gontier, A.-M., Jacobs, C.S., Sovers, O.J., Archinal, B.A., Chariot, P., 1998, The international celestial reference frame as realized by very long baseline interferom-etry, Astron. J., 116, pp. 516−546.
- MacMillan, D., Ma, C., Petrov, L., 2003, Results from the CONT02 campaign of two weeks of continuous VLBI observing, Proc. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, p.386.
- Marsh, J.G., Lerch, F.J., Putney, G.B., 1988, A new gravitational model for the Earth from satellite tracking data: GEM-T1, J.Geophys.Res., v.93, B6, pp.6169−6215.
- Marini, J.W., Murray, C.W., 1973, Correction of laser range tracing data for atmospheric refraction at elevation above 10 degrees, NASA GSFC X-591−73−351.
- McCarthy, D.D.(ed.), 1992, IERS Standards (1992), IERS Technical Note 13, Observatoire de Paris.
- McCarthy, D.D.(ed.), 1996, IERS Conventions (1996), IERS Technical Note 21, Observatoire de Paris.
- McCarthy, D.D.(ed.), 2000, IERS Conventions (2000), IERS Technical Note, Observatoire de Paris.
- Melchior, P., 1983, The tides of the planet Earth, Pergamon Press, Oxford.
- Mendes, V.B., Langley, R.B., 1998, Optimization of tropospheric delay mapping function performance for high-precision geodetic application, Proc. of DORIS Days, Toulouse, France.
- Moritz, H., Mueller, I., 1987, Earth rotation, theory and observation, Ungar, 617p.
- Moyer, T.D., 1971, Mathematical formulation of the double-precision orbit determination program (DPODP), JPL Tech. report 32−1527.
- Newhall, X.X., Preston, R.A., Esposito, P.B., 1986, Relating the VLBI reference frame and planetary ephemerides, in H.K.Eichorn, R.J.Leakock (eds.), Astrometric techniques, Proc. IAU symp. 109, Reidel, p.789−795.
- Niell, A.E., 1996, Global mapping functions for the atmospheric delay ofradio wavelengths, J.Geophys.Res., 101, pp.3227−3246.
- Noomen, R. (ed.), 2000, Minutes of the 3rd Analysis Working Group Meeting, Matera, 9−10 November 2000.
- Noomen, R. (ed.), 2003, Minutes of the 7th Analysis Working Group Meeting, Nice, 3−4 April 2003.
- Nothnagel, A., Haas, R., Campbell, J., Nicolson, G., 1993, Earth orientation from IRIS VLBI measurements, IERS Tech. Note, 14, pp. Rl-R6.
- Pavlis, E., 2003, Time series of weekly TRF realizations from laser ranging to LAGEOS 1 and 2, 2003, Proc. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, p.386.
- Pavlis, E., Daily Earth orientation parameters from satellite laser ranging, 2003, Proc. EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, p.74.
- Pearlman, M., Taggart, L., (eds.), 2000, International Laser Ranging Service 1999 Annual report, NASA/TP-2000−209 969.
- Pearlman, M., Torrence, M., Noll, C., (eds.), 2002, International Laser Ranging Service 2001 Annual report, NASA/TP-2002−211 610.
- Ray, J.R., Abell, M.D., Carter, W.E., Dillings, W.H., Morrison, M.L., Robertson, D.S., 1994, SEARCH'92 campaign: NOAA Earth orientation results using VLBI observations, IERS Tech. Note, 16, pp. Ill 1−2.
- Ries, J.C., Huang, C., Watkins, M.M., 1988, The effect of general relativity on near-Earth Satellites in the Solar system barycentric and geocentric reference frames, Phys.Rev.Let., 61, pp. 903−906.
- Rudenko, S., Earth rotation parameters and terrestrial reference frame derived from LAGEOS 1 and LAGEOS 2 1983−1995 SLR data analysis, 1996, в сб. Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики, С.-Петербург, стр.259−265.
- Saastamoinen, J., 1972, Atmospheric correction for the troposphere in radio ranging of satellites, Geod.Monograph 15, Henriksen (ed.), pp. 247−251
- Scherneck, H.G., 1991, A parameteruzed solid Earth tide model and ocean tide loading effects for global geodetic baseline measurements, Geophys. J. Int., 106, pp.677−694.
- Scherneck, H.G., 1998, Ocean tide loading and diurnal tidal motion of the solid Earth center, IERS Tech.Note, N25.
- Seidelman, P.K. (ed.), 1992, Explanatory Suppliments to the Astronomical Almanac, University Science books, Mill Valley, California, 752p.
- Slabinski, V.J., 1997, A numerical solution for LAGEOS thermal thrust: the rapid-spin case, Celest. Mech., v. 66, pp. 131−179.
- Shahid-Saless, B., Hellings, R.W., 1990, A picosecond relativistic VL-BI model, JPL Relativity Technical Memo, October 22.
- Shuygina N.V., 1995, Determination of the relative orientation between radio and dynamical reference frames using VLBI observations of spacecraft, CUP, computer version, pp. 1−5.
- Shuygina N.V., 2000, Determination of the Earth orientation parameters from Lageos SLR and VLBI data analysis, Book of abstracts of JENAM-2000, Moscow, Russia, p. 167.
- Soffel, M., Muller, J., Wu, X., Xu, C., 1991, Consistent relativistic VLBI theory with picosecond accuracy, Astron.J., 101, 2306−2310.
- Sovers, O.J., et al., 1988, Astrometric results of 1978−1985 DSN radio interferometry: the JPL 1987−1 extragalactic source catalog, Astron. J., 95(6), pp.1647−1658.
- Standish, E.M., 1986, On the reference frame of the planetary ephemerides, In: H.K.Eichorn, R.J.Leackok (eds.), Proc. IAU symp. 109, Astrometric Techniques, Reidel, Dordrecht, pp.677−683.
- Standish, E.M., Newhall, X X, Milliams, J.G., Folkner, W.M., 1995, JPL planetary and lunar ephemerides DE403/LE403, IOM 314.10 217, pp. 1−23.
- Stotskii, A.A., 1992, Path length fluctuation through the Earth troposphere: turbulent model and data of observations, Proc. of the specialist meeting on microwavw radiometry and remote sensing applications, Westmaster R. (ed.), pp. 256−261.
- Titov, O., Tesmer, V., Boem, Y., 2002, OCCAM 5.1 User’s Guide. AGU.
- Voinov, A.V., 1990, Relativistic equations of motion of an Earth satellite, Manuscripta Geodaetica, 15, pp.65−73.
- Yoder, C.F., Williams, J.G., Parke, M.E., 1981, Tidal variations of Earth rotation, J.Geophys. Res., 86(B2), pp. 881−891.
- Zhu, S.Y., Groten, E., 1988, Relativistic effects in VLBI time delay measurements, Manuscripta Geodaetica, 13(1), 33−39.