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Chinese Gravimetry Augment and Mass Change Exploring Mission Status and Future

Journal of Geodesy and Geoinformation Science 2023年第3期6卷 67-75页

作者： Yun XIAO Yuanxi YANG zongpeng pan Yunlong WU Zehua GUO Xi’an research Institute of Surveying and Mapping Xi’an 710054China State Key Laboratory of Geographic Information En-gineering Xi’an 710054China School of Geography and Information Engineering China University of GeosciencesWuhan 430074China School of Geodesy and Geomatics Wuhan UniversityWuhan 430074China

The satellite gravimetry technology effectively recovers the global Earth’s gravity field.Since 2000s,HL-SST satellite CHAMP,LL-SST satellite GRACE,Gravity Gradient Measurement(GGM)satellite GOCE have been launched successfully,producing some Earth’s gravity models solely from satellites data.However,the space and time resolution of the Earth’s gravity fields do not adequately satisfy scientific objectives.The main reason is that the gravimetry satellites are not enough and observation data insufficient.The paper outlines the current and future status of Chinese gravity satellite missions.The Chinese gravimetry satellite system,named Chinese Gravimetry augment and Mass change exploring mission(ChiGaM),successfully launched in Dec.2021 after four years of production and over a year of calibration and valiation.The accelerometer,K-band ranging system and the three stellar sensors,among others,were precisely calibrated and trimmed.The satellite mass center was determined and coordinated with the proof center of accelerometer with an accuracy 100μm.The inter-satellite ranging system and BDS/GPS receiver operate together seamlessly.The range and range rate noise is less than 3μm/Hz^(1/2) and 1μm/s/Hz^(1/2),respectively,in band of 0.025~0.1 Hz.The electrostatic suspension accelerometer is working well.Its high-sensitive axis noise level is 3×10^(-10) m/s^(2)/Hz^(1/2)near the frequency 0.1 Hz,and 1×10^(-9) m/s^(2)/Hz^(1/2) for the less-sensitive axis.Meanwhile the BDS/GPS receiver is used to achieve data for precise orbit determination,yielding an orbit result with accuracy better than 2 cm.When compared with KBR observations,the RMS of the bias is less than 1 mm.Besides above mission,next gravimetric satellite is being developed now.TQ-2 mission is designed as a totally experimental satellite for gravitational wave detection at low Earth orbit,which can detect the Earth’s gravity field simultaneously.The Bender-type mission is considered the most promising configuration for TQ-2 and consists of two polar satellites and

关键词： satellite gravimetry the Earth’s gravity field gravity GRACE GRACE-FO GOCE

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基于麦弗逊悬架的甘蔗割铺机转向系统设计与试验

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广西科技大学学报 2024年第3期35卷 91-98,106页

作者：吕攀高巧明糜泽荣李宗鹏罗悦洋丘陵山地农业机械化与智能化装备创新研究中心(广西科技大学) 广西柳州545616

针对现有甘蔗割铺机存在转弯半径大、道路适应能力差、难适应丘陵地区地形等问题,采用麦弗逊悬架和前置液压助力转向相结合的方式,设计了一种具有高机动性的甘蔗割铺机转向系统。为了适应丘陵山地甘蔗收割作业条件,对传统麦弗逊悬架进... 详细信息

针对现有甘蔗割铺机存在转弯半径大、道路适应能力差、难适应丘陵地区地形等问题,采用麦弗逊悬架和前置液压助力转向相结合的方式,设计了一种具有高机动性的甘蔗割铺机转向系统。为了适应丘陵山地甘蔗收割作业条件,对传统麦弗逊悬架进行改造。在此基础上,建立了转向系统数学模型,通过遗传算法优化转向油缸在机架上的安装位置,使其满足阿克曼转向。然后,根据Bekker理论以及Hegedus的推土阻力估算理论分析了轮胎受力情况,并计算了转向力矩,为转向油缸选型提供依据。试验结果表明:甘蔗割铺机满足转向设计要求,最小转弯半径为2.84m;并且左前轮转向角与右前轮转向角的跟随误差均小于3.00°,试验最大转向跟随误差为2.77°,验证了麦弗逊悬架在甘蔗割铺机上的适用性及其设计的液压助力转向系统的实用性。

关键词：甘蔗割铺机麦弗逊悬架 Bekker理论 Hegedus推土理论数学模型田间试验

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The Method to Inverse PWV Using VMF1 Grid Data

The Method to Inverse PWV Using VMF1 Grid Data

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第四届中国卫星导航学术年会

作者： Min Wong Hongzhou Chai zongpeng pan Yanli Chen Institute of Geospatial Information Information Engineering University 68011 Troops of PLA

In this paper, the method interpolating Vienna Mapping Function （VMF1） grid data to estimate Precipitable Water Vapor （PWV） is introduced. Using precise point positioning technique, the PWV values are estimated without external meteorological measurements. The experiment results demonstrate a good agreement with those derived with current state-of-the-art procedure that relies on site-specific meteorological observations. The zenith path delay （ZPD） results are compared with International GNSS Service （IGS） troposphere product and the RMS of differences are within 8.3mm. Compared with sounding data, the RMS of the PWV difference are less than 5mm, which preliminarily validated the feasibility to apply this method to regional weather monitoring.

关键词： precipitable water vapor （PWV） Vienna Mapping Function （VMF1） precise point positioning （PPP）

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The construction method of ionospheric delay model with combined BDS phase and range observation

The construction method of ionospheric delay model with comb...

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第九届中国卫星导航学术年会

作者： zongpeng pan Hongzhou Chai Yulong Kong Rui Wang Chunhe Liu Institute of Surveying and Mapping Information Engineering University

The ionospheric delay model is a reliable method to reduce the influence of ionospheric delay.The phase smoothed pseudorange observations are always used to construct ionospheric delay model.However,the accucacy of the constructed ionosphere model is affected by precision of phase smoothed pseudorange observations and the number of base stations.This contribution presents a construction method of ionospheric delay model with combined BDS phase and range observation.The observations of ionospheric delay is constructed by precise point positioning(PPP)with original observations.At the same time,the polynomial model is used to ionosphere modeling.Finally,the validity of this method is verified using BDS and GPS data.The bias of ionosphere model is less than1m and the standard deviation is better than 0.4m.

关键词： Ionospheric delay BDS precise point positioning original observations

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The Analysis of GPS/BDS Ionosphere-Weak Combination SPP Result

The Analysis of GPS/BDS Ionosphere-Weak Combination SPP Resu...

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第九届中国卫星导航学术年会

作者： Yulong Kong Hongzhou Chai zongpeng pan Rui Wang Chunhe Liu

Pseudo-code noise amplification theory of ionosphere-free combination is studied in this article, In allusion to the disadvantage of iono-free combination, The balance between the noise reduction and the incomplete elimination of ionospheric delay is finded. A new combination is proposed considering both the noise reduction and the ionopsheric correction, which is called Iono-weak combination. According to the experiment, we reach the conclusion that the SPP result of ionosphere-weak combination is better than ionosphere-free combination with GPS data. The positioning accuracy of optimal combination can be increased about 15%. In allusion to the phenomenon that BDS ionosphere-weak combination can only improve the horizontal precision, the assumption of Total Group Delay(TGD) effect in BDS broadcast ephemeris is raised. The experiment result of BDS is consistent with GPS using ionosphere-weak combination without TGD correction. The rationality of the assumption is proved.

关键词： Ionoshperic delay Ionosphere-free combination Ionosphere-weak combination Standard Point Positioning

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The geomagnetic filtering algorithm based on correlative probability density add-weight

The geomagnetic filtering algorithm based on correlative pro...

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第九届中国卫星导航学术年会

作者： Yang Chong Hongzhou Chai Wei Liu Yulong Kong zongpeng pan Jie Chen Information Engineering University State Key Laboratory of Geo-information Engineering Department of Navigation Naval University of Engineering

To overcome the linearizated errors from the state equation and observation equation based on Extended Kalman Filter(EKF),a Unscented Kalman Filter(UKF)matching algorithm using geomagnetic anomaly based on probability weighted was proposed.For the problem that the quasi observations might be arose by choosing the same weight coefficient as the UT transformation,the geomagnetic anomaly UKF filtering algorithm associated with probability density function to assign weight for the sampled observation has been researched.The two experiments have been carried out in the South China Sea from the Earth Magnetic Anomaly Grid2(EMAG2),it is shown that the problem mentioned above could be overcome based on probability weighted,the drifting errors of inertial navigation system in longitude and latitude can be reduced by the modified algorithm,and the positioning accuracy and reliability of the modified algorithm is obviously superior to that of the traditional UKF algorithm and the Inertial Navigation System(INS).

关键词： Correlative Probability Density Geomagnetic aided inertial navigation Unscented Kalman Filtering Add-Weight Nonlinear

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A New Relative Positioning Method Based on Un‐differenced BDS Observation

A New Relative Positioning Method Based on Un‐differenced B...

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第五届中国卫星导航学术年会

作者： zongpeng pan Hongzhou Chai Min Wang Kai Xie Huarun Wang Bingquan Dong Ming Liu

Aiming at the characteristics of the Beidou satellite navigation system （BDS）, we introduce a new relative positioning method based on un‐differenced observation. Unlike the relative positioning which always uses conventional double‐difference approach to eliminate the satellite and receiver side errors and the common errors on the propagation path, this method preprocesses data similar to Precise Point Positioning （PPP） and uses ionosphere‐free combination to relative positioning . During this process , one hand satellite clock errors are estimated as unknown parameters and use to establish the relationship between base station and rover, on the other hand ambiguity don’t need to be fixed. The experiment result which based on resolving one week BDS observation data shows, the coordinate accuracy can reach millimeter and centimeter‐level precision in horizontal and vertical direction when using this method for relative positioning over thousands of kilometers.

关键词： Beidou satellite navigation system un‐differenced observation relative positioning satellite clock errors Precise Point Positioning

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中国卫星跟踪卫星重力测量系统性能与应用

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科学通报 2023年第20期68卷 2655-2664页

作者：肖云杨元喜潘宗鹏刘晓刚孙中苗西安测绘研究所西安710054 地理信息工程国家重点实验室西安710054

我国跟踪型重力测量卫星(简称中国重力卫星)于2021年底发射成功,采用高轨卫星跟踪低轨卫星与低轨卫星跟踪低轨卫星混合测量模式,获取全球重力场及其时变信息,用于地下水资源变化、冰川消融、空间微重力翕动、海洋潮汐、地震等研究,数据... 详细信息

我国跟踪型重力测量卫星(简称中国重力卫星)于2021年底发射成功,采用高轨卫星跟踪低轨卫星与低轨卫星跟踪低轨卫星混合测量模式,获取全球重力场及其时变信息,用于地下水资源变化、冰川消融、空间微重力翕动、海洋潮汐、地震等研究,数据可服务于自然资源、海洋、航天、水利等领域的重大科学研究和工程建设.中国重力卫星是我国首次研制的超静、超稳、超精卫星,经在轨测试,工作状态正常,指标达到或优于设计要求,显著提升了我国精密卫星平台研制水平和空间微重力测量水平,拓展了多领域科学应用的前景.本文简要介绍我国成功发射的首颗重力卫星,论述一体化设计的超静、超精、超稳卫星平台技术特征,重点分析了星间测距系统、静电悬浮加速度计、北斗共模接收机、分体式星敏感器等核心载荷特征和性能.利用5个月的卫星数据反演了全球时变重力场,并应用于亚马逊陆地水储量变化监测的研究.最后,本文分析并展望我国重力卫星在水资源、海洋环境、空间科学、地震等领域的应用潜力和前景.

关键词：卫星重力测量卫星跟踪卫星中国重力卫星地球重力场

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一种改进的LLL模糊度降相关算法

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武汉大学学报（信息科学版） 2014年第11期39卷 1363-1368页

作者：谢恺柴洪洲范龙潘宗鹏信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450000 海洋测绘研究所天津300061

针对GNSS载波相位精密定位中的整周模糊度解算问题,引入格基规约的思想,基于系统旋转的Householder正交变换对现有的LLL规约算法进行了改进,并将长度规约的比较范围扩大到n维,对规约基向量进行预排序,提出了HE-LLL规约算法。在不同观测... 详细信息

针对GNSS载波相位精密定位中的整周模糊度解算问题,引入格基规约的思想,基于系统旋转的Householder正交变换对现有的LLL规约算法进行了改进,并将长度规约的比较范围扩大到n维,对规约基向量进行预排序,提出了HE-LLL规约算法。在不同观测时段长度和不同基线长度的情况下,分别从条件数、规约时间、非正交化指标以及正交化列向量长度变化趋势等方面将HE-LLL规约算法与改进前算法的规约效果进行了比较,结果表明,HE-LLL算法大大提高了规约效率,且对正交化列向量的长度具有很好的约束作用。

关键词：整周模糊度格基规约 LLL规约 Householder规约扩展H-LLL规约

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微创条件约束下内窥镜操作机器人运动学

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机械工程学报 2009年第3期45卷 162-168页

作者：潘博付宜利王树国杨宗鹏哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150080

研究基于微创条件约束下具有被动式手腕结构机器人运动学,不但可使医生获取同开放式手术中相同的笛卡尔控制方式,而且为机器人系统控制算法研究及轨迹规划奠定了基础。以自行研制的内窥镜操作机器人为例,结合微创手术特殊的应用环境,对... 详细信息

研究基于微创条件约束下具有被动式手腕结构机器人运动学,不但可使医生获取同开放式手术中相同的笛卡尔控制方式,而且为机器人系统控制算法研究及轨迹规划奠定了基础。以自行研制的内窥镜操作机器人为例,结合微创手术特殊的应用环境,对机器人运动学进行研究。考虑人体切口处隔肌厚度和病人呼吸等因素对内窥镜插入点位置的影响,给出内窥镜插入点的确定方法。采用几何及矢量代数方法给出机器人位置正逆运动学解析解公式,采用矢量积法求解机器人速度正运动学,基于微创条件约束给出机器人速度逆运动学。为了验证机器人运动学求解的有效性,对内窥镜插入运动及内窥镜绕插入点旋转运动两种典型运动进行试验,应用试验数据对算法进行分析验证,结果显示了运动学算法的有效性。

关键词：微创手术技术内窥镜操作机器人运动学速度雅可比矩阵

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