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1.
研究了GOCE卫星测量恢复地球重力场模型的理论与方法。论文的主要工作和创新点有：
(1) 建立了扰动重力梯度张量各分量没有奇异性的详细计算模型,解决了重力梯度张量Txx分量在两极地区计算的奇异性难题。
(2) 系统研究了卫星重力梯度数据向下延拓的解析法、泊松积分迭代法和卫星重力梯度数据格网化的移动平均法、反距离加权法、普通克里金法,建立了相应的数学模型,导出了相应的计算公式,并采用“直接法”和“移去-恢复法”两种方案对其向下延拓和格网化效果进行了测试。
(3) 分析了能量守恒方程中各项误差对沿轨扰动位计算结果的影响,建立了利用GOCE模拟数据确定地球重力场的最小二乘直接法、调和分析法、最小二乘配置法的实用数学模型,并做了大量的模拟计算。
(4) 建立了利用扰动引力梯度张量各单分量和组合分量确定地球重力场的最小二乘直接法去奇异性计算模型;推导了利用扰动引力梯度张量单分量和组合分量解算地球重力场的调和分析法模型;进一步推导了扰动引力梯度张量各个分量之间的自协方差和互协方差函数及其与引力位系数之间协方差函数的具体计算公式。
(5) 推导了利用不同类型重力测量数据确定地球重力场的联合平差法数学模型,介绍并分析了模型中各类数据最优定权的参数协方差法和方差分量估计法。
(6) 论述了谱组合法的基本原理,给出了多种类型重力测量数据联合处理的谱权及谱组合的通用表达式,基于调和分析方法推导了SST+SGG、SST+SGG＋Δg和SST+SGG＋Δg+N恢复地球重力场模型的谱组合公式及对应谱权的具体形式。
(7) 推导了利用迭代法联合不同类型重力测量数据反演地球重力场模型的基本原理公式,并给出了其具体实现步骤。
(8) 分析并计算了重力卫星轨道高度、卫星星间距离和卫星轨道倾角的设计指标;讨论了双星轨道长半轴的一致性要求、双星姿态俯仰角的控制要求以及双星编队保持机动的时间间隔要求。
(9) 确定了KBR系统的星间距离、星间距离变化率和星间加速度的精度指标;设计了星载GPS系统的卫星轨道位置和速度以及加速度计测量的精度指标;计算了加速度计检验质量质心到卫星质心的调整距离精度指标;分析了恒星敏感器的姿态角测量精度和稳定度;计算了参考重力场模型对于累计大地水准面精度和积分卫星轨道的影响。
(10) 研制了一套利用卫星重力测量数据反演地球重力场模型的软件平台,可对卫星重力测量数据处理及其精度评估提供一些基本方法,并为我国卫星重力测量系统的总体战技指标和主要有效载荷技术指标的量化分析、论证提供理论和技术支持,为我国未来的卫星重力测量系统提供可能的积累和参考。 相似文献
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卫星跟踪卫星技术可以快速获取全球地球重力场中长波信息,不仅可以获取重力场静态信息,而且可以获取重力场的时变信息,已成为地球物理、大地测量、海洋、水文等学科研究、甚至减灾防灾等方面的一种高技术手段。本文研究基于卫星数据恢复地球重力场的理论和方法,重点在于求解地球重力场模型同时改善卫星初始轨道参数方法的研究。1.在阅读大量文献的基础上,给出了论文研究必需的基础理论知识,讨论恢复地球重力场的常用几种方法的基本原理,分析它们的优缺点,指出三种定轨方式的联系与区别。2.详细研究卫星跟踪卫星各种观测值的误差源,讨论削弱… 相似文献
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地球重力场是地球的基本物理场,表征着地球物质空间分布、运动和变化,一直是大地测量学科的核心科学任务之一。随着卫星重力测量技术的飞速发展,21世纪初国际卫星重力探测计划,CHAMP、GRACE和GOCE先后成功实施,提供了大量高低卫星跟踪卫星、低低卫星跟踪卫星以及卫星重力梯度观测数据,为研究地球重力场精细结构和构建高精度全球重力场模型提供精确的长波信息。其中,基于卫星跟踪卫星观测值恢复高精度中长波重力场被各国学者广泛而深入地研究。在此背景下,本文研究由卫星跟踪卫星技术利用加速度法确定地球重力场模型的理论与方法。 相似文献
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利用卫星重力数据确定地球外部重力场的一种方法及模拟实验检验 总被引：5，自引：1，他引：5
假定给定了海量的卫星重力观测数据，基于球谐展开法并应用最小二乘原理可以确定地球重力场模型EGM，由此确定的重力场模型在地球表面附近的空间区域未必有效。设想有一个包含了地球的大球Ks，假定EGM在大球的外部成立，则可根据虚拟压缩恢复法求出一种新的重力场模型NEGM，它是对原有重力场模型的进一步精化，适合于整个地球外部空间，从理论上可以解决重力场的“向下延拓”问题。初步的模拟实验检验支持虚拟压缩恢复法以及由此而引中出的“向下延拓”法。 相似文献
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基于动力学法反演地球重力场的基本理论,研究了卫星初始状态向量误差对应用低轨卫星精密轨道数据反演地球重力场的影响。在仅考虑低轨卫星初始状态误差的情况下进行了模拟计算,结果表明:在利用低轨卫星精密轨道数据反演地球重力场时,卫星初始状态向量误差需要重新进行估计;在目前的轨道精度水平下,若不顾及误差方程二次项的影响,反演弧长不宜过长;卫星初始状态速度误差(约1.5mm/s)的影响要大于位置误差(约10 cm)的影响。 相似文献
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动力法校准GRACE星载加速度计 总被引：2，自引：0，他引：2
研究了GRACE星载加速度计的动力法校准。联合精密轨道、星间距离变率同时估计重力场模型参数和加速度计校准参数,获得了SRF(satellite reference frame)下的比例系数和偏差参数时间序列,100阶重力场模型的大地水准面累积误差为4cm,在相应波段上优于CSR(center for space research)同时段的月重力场模型精度。以上述整体解算的结果为参照,对固定重力场模型参数的校准方案进行了检验,发现SRF框架下的非保守力差值最高可达10-8 m·s-2量级,认为固定重力场模型的方法难以充分发挥GRACE加速度计的测量能力。本文研究结果可为后续的大规模卫星重力测量数据处理提供科学的依据,也能为开展相关科学应用提供可靠的非保守力数据。 相似文献
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采用星载GPS观测数据与简化动力学定轨方法,在方程中引入伪随机脉冲参数,从而实现对Swarm卫星的精密定轨. 详细分析了不同阶次的GOCO06s地球重力场模型对Swarm卫星简化动力学定轨精度的影响,对比了PGM2000a、EIGEN-2、EGM2008以及GECO重力场模型展开到100阶次时Swarm卫星解算的轨道精度. 结果表明:当GOCO06s地球重力场模型阶次处于30～100阶次时,Swarm-A、Swarm-B和Swarm-C卫星在径向、切向、法向上的定轨精度随着GOCO06s阶次的不断增加而越来越高,而在高于100阶次时,定轨精度基本稳定,且在各方向定轨精度优于3 cm. 此外,采用100阶次GECO、EGM2008和GOCO06s模型对三颗Swarm卫星进行定轨,解算的轨道精度相当,且要高于同阶次其他重力场模型的定轨结果. 相似文献
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卫星跟踪卫星(SST)被认为是解决目前地球重力场探测领域中所面临一系列问题的有效方法之一。随着CHAMP、GRACE等SST卫星重力任务的实施，卫星跟踪卫星方法已经进入实用阶段。以GRACE卫星重力计划为参照，利用数值模拟方法研究了由于地球外部引力场导致的卫星间距离变化的规律，得出了相应结论。本研究方法和结论可以为进一步的研究工作，特别是我国未来可能发展的利用SST探测地球重力场的卫星计划提供参考。 相似文献
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利用卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量技术来测定全球重力场，是近几年重力场测量领域的一个发展重点。由这些卫星上的各种数据获得的地球重力场模型在精度和分辨率上都得到了很大程度上的提高。本文首先以CHAMP、GRACE、GOCE三颗卫星为例，介绍了当前卫星重力测量的主要方法、原则，对三颗卫星的特点进行了说明。同时对三颗卫星的组成部分、轨道参数、应用领域进行了介绍。对于由CHAMP、GRACE卫星数据生成的重力场模型，文中进行了分析、评价和比较。 相似文献
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Monitoring GOCE gradiometer calibration parameters using accelerometer and star sensor data: methodology and first results 总被引：3，自引：1，他引：2
Christian Siemes Roger Haagmans Michael Kern Gernot Plank Rune Floberghagen 《Journal of Geodesy》2012,86(8):629-645
The Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) satellite, launched on 17 March 2009, is designed to measure the Earth’s mean gravity field with unprecedented accuracy at spatial resolutions down to 100?km. The accurate calibration of the gravity gradiometer on-board GOCE is of utmost importance for achieving the mission goals. ESA’s baseline method for the calibration uses star sensor and accelerometer data of a dedicated calibration procedure, which is executed every 2?months. In this paper, we describe a method for monitoring the evolution of calibration parameter during that time. The method works with star sensor and accelerometer data and does not require gravity field models, which distinguishes it from other existing methods. We present time series of calibration parameters estimated from GOCE data from 1 November 2009 to 17 May 2010. The time series confirm drifts in the calibration parameters that are present in the results of other methods, including ESA’s baseline method. Although these drifts are very small, they degrade the gravity gradients, leading to the conclusion that the calibration parameters of the ESA’s baseline method need to be linearly interpolated. Further, we find a correction of ?36 × 10?6 for one calibration parameter (in-line differential scale factor of the cross-track gradiometer arm), which improves the gravity gradient performance. The results are validated by investigating the trace of the calibrated gravity gradients and comparing calibrated gravity gradients with reference gradients computed along the GOCE orbit using the ITG-Grace-2010s gravity field model. 相似文献
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应用张量不变理论对利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的方法进行了研究,对张量不变观测方程的线性化处理、非全张量观测值的数据处理策略以及采用白噪声特性下的梯度观测值恢复地球重力场的精度等进行了数值分析.结果表明,张量不变解实现了不同观测值的联合求解,基于先验重力场模型的线性化方法在实现张量不变观测模型线性化处理的同时,提... 相似文献
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导航用海洋重力异常图的孔斯曲面重构方法 总被引：1，自引：1，他引：0
本文基于地球重力物理场连续的特性,将计算机构图中的孔斯（Coons）曲面建模引入到导航用海洋重力异常图的加密重构中,建立了不同边界曲线的双一次Coons曲面和双三次C1Coons曲面重力异常模型。通过对实验区数据计算分析,结果表明基于Coons曲面建立的重力异常模型精度均高于双线性内插模型,且边界条件数越多,模型精度越高;同时利用现有全球SRTM30plus海深数据,借鉴于间接内插的思想,以布格异常基于Coons曲面进行重力异常图的重构,与空间重力异常直接建模相比,精度整体提高了25%。 相似文献
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卫星重力测量是当前探测全球一致、高精度和高分辨率地球重力场的高效技术手段,主要包括高低卫星跟踪卫星测量（satellite-to-satellite tracking in high-low mode, SST-hl）、低低卫星跟踪卫星测量（satellite-to-satellite tracking in low-low mode, SST-ll）和卫星重力梯度测量（satellite gravity gradiometry,SGG）。系统总结了利用卫星重力测量技术（包括SST-hl、SST-ll和SGG及多模式组合）反演地球重力场的主要方法,评述了利用挑战性小卫星有效载荷（challenging mini-satellite payload, CHAMP）、重力恢复与气候实验（gravity recovery and climate experiment, GRACE）/ GRACE继任者（GRACE follow-on, GRACE -FO）和地球重力场和海洋环流探索器（gravity field and steady-state ocean circulation explorer, GOCE）卫星重力数据构建静态和时变重力场模型的最新进展,并对当前具有代表性的地球重力场模型精度进行了分析和评估,以期对未来的地球重力场研究及其地学应用提供参考。 相似文献
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利用最新的武汉地区高精度重力和全球高精度甚长基线干涉（very long baseline interferometry,VLBI）测量技术观测确定了地球液态地核的自由核章动本征参数（包括本征周期和品质因子等）,同时获得了液核顶部的粘滞系数和液核的真实动力学椭率,使用Monte Carlo方法研究了本征周期的不确定度。结果表明,分别利用重力和VLBI确定的地球自由核章动本征周期值为430 sd（sd指恒星日）左右,两者间的差异为1.47 sd,粘滞系数为1 028 Pa·s。讨论了导致两者差异的主要原因,并将结果与国内外同类研究结果作了对比。 相似文献
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多种跟踪组合卫星重力场恢复方法初探 总被引：2，自引：0，他引：2
将卫星地面跟踪、高低卫星跟踪和低低卫星跟踪恢复重力场的原理进行统一 ,导出了两种能充分综合多种跟踪观测的卫星重力场恢复基本观测方程。在建立基本观测量与重力场参数的函数传输关系的基础上 ,对目前存在的重力场恢复算法给出了直观的解释 ,并以距离二次变率为重力场恢复的基本观测量 ,提出了一种能组合各种卫星跟踪观测量的动态 /动力组合定轨和重力场恢复方法。 相似文献
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国际卫星重力梯度测量计划研究进展 总被引：12，自引：2，他引：10
本文首先阐述了重力梯度测量原理、从20世纪初到21世纪初重力梯度仪的研究历程、卫星重力梯度仪(静电悬浮重力梯度仪、超导重力梯度仪和量子重力梯度仪)的技术特征以及卫星重力梯度测量的特点;其次,介绍了基于卫星重力梯度技术恢复250阶GOCE地球重力场以及论证首先开展一维径向重力梯度仪的研制进而恢复高精度和高空间解析度中高频地球重力场可行性方面的研究进展;最后,建议我国尽早开展基于时空域混合法解算中高频地球重力场和卫星重力梯度测量系统误差分析的预先研究。 相似文献
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国际重力卫星研究进展和我国将来卫星重力测量计划 总被引：12，自引：3，他引：9
本文首先分别介绍了国际已经成功发射的专用地球重力测量卫星CHAMP、GRACE以及即将发射的GOCE、GRACE Follow-On和专用月球重力探测卫星GRAIL的研制机构、轨道参数、关键载荷、跟踪模式、测量原理、科学目标和技术特征;其次,阐述了当前相关学科对地球重力场测量精度的需求;最后,建议我国在将来实施的卫星重力测量计划中首选卫星跟踪卫星高低\低低模式,尽快开展轨道参数优化选取的定量系统研究论证和重力卫星系统的误差分析,依据匹配精度指标先期开展重力卫星各关键载荷的研制以及尽早启动卫星重力测量系统的虚拟仿真研究。 相似文献
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为了进一步改进地球重力场模型 ,美国科学院 (NRC)于 1997年提出一个报告 ,号召美国和欧洲学者们组成一个由空间探测地球重力场委员会。他们评比了大约 10个计划的或想象的卫星重力任务 ,最后提出了 5种卫星重力任务的方案 ,称为专用重力任务。本文介绍这 5种任务的内容以及地球科学将由这些任务获得重大进展的研究领域。 相似文献