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GOCE采用的高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度测量技术在恢复重力场方面各有所长并互为补充,如何有效利用这两类观测数据最优确定地球重力场是GOCE重力场反演的关键问题。本文研究了联合高低卫-卫跟踪和卫星重力梯度数据恢复地球重力场的最小二乘谱组合法,基于球谐分析方法推导并建立了卫星轨道面扰动位T和径向重力梯度Tzz、以及扰动位T和重力梯度分量组合{Tzz-Txx-Tyy}的谱组合计算模型与误差估计公式。数值模拟结果表明,谱组合计算模型可以有效顾及各类数据的精度和频谱特性进行最优联合求解。采用61天GOCE实测数据反演的两个180阶次地球重力场模型WHU_GOCE_SC01S（扰动位和径向重力梯度数据求解）和WHU_GOCE_SC02S（扰动位和重力梯度分量组合数据求解）,结果显示后者精度优于前者,并且它们的整体精度优于GOCE时域解,而与GOCE空域解的精度接近,验证了谱组合法的可行性与有效性。 相似文献
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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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基于Kaula准则,推导卫星重力梯度径向分量Tzz一阶、二阶径向偏导数T.zz、Tzz标准差的近似解析表达式,给出GOCE卫星.Tzz、Tzz标准差的近似估计值,由此分析Tzz延拓处理中可忽略的延拓误差最大高度。解析公式表明：T.zz、Tzz标准差的计算公式可近似表示成若干伽玛函数线性组合的开方,GOCE卫星.Tzz、Tzz标准差近似解析估值分别为1.269×10^-15s^-2m^-1和1.109×10^-20s^-2m^-2,由此若得到满足1 mE的精度要求,可忽略的延拓误差最大高度对于T.zz应小于0.8km,而对于Tzz应小于13.4km,延拓中重力场模型阶次应不低于200。最后基于模拟的GOCE卫星轨道,利用严格公式计算出的T.zz、Tzz标准差,验证近似解析表达式估算结果的正确性,解析结果与严格公式计算结果的相对误差小于2%。 相似文献
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首先,介绍了基于不同卫星重力场模型的位系数误差方差谱组合、误差阶方差谱组合模型的算法;其次,根据位系数误差方差定权和位系数误差阶方差定权两种谱组合方法编写计算程序;最后,采用GRACE和GOCE模型进行谱组合计算,并对谱组合计算模型进行内、外符合精度分析与验证,谱组合得到的重力场模型精度和可靠性优于单一重力场模型,验证了谱组合方法的有效性. 相似文献
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深入研究利用卫星重力梯度张量分量组合确定地球重力场模型的广义轮胎调和分析方法.利用球面到轮胎面上的映射关系,借助圆周上的B样条插值技术,建立轮胎面上fourier分析与调和分析的关系,实现地球重力场的高精度、高效率的自洽调和分析!克服传统调和分析中平滑因子不精确等引起的误差。将轮胎调和分析方法拓展到广义轮胎调和分析方法#模拟试算结果表明，利用广义轮胎调和分析技术，能够运用卫星重力张量分量数据以较高的精度还原地球重力场，验证算法的有效性和实用性。 相似文献
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卫星重力径向梯度数据的最小二乘配置调和分析 总被引：3，自引：2，他引：1
本文深入研究了利用卫星重力梯度径向分量确定地球引力场位系数的最小二乘配置(LSC)调和分析方法。首先论述了最小二乘配置法的原理，推导了扰动引力梯度观测量与球谐系数之间的协方差和自协方差矩阵，在扰动引力梯度观测数据为等经差规则网格数据的情况下，引力位与扰动引力梯度之间的协方差矩阵具有分块Toeplitz循环阵的结构，有效的利用FFT变换技术将其降阶；研究利用截断奇异值分解法（TSVD）解决协方差阵的病态性问题；最后得到了引力梯度径向分量的最小二乘配置调和分析的完整计算公式。模拟试算结果表明，基于TSVD的最小二乘配置调和分析方法，能够以较高的精度还原全球重力场，验证了本文算法的有效性和实用性。 相似文献
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结合CHAMP卫星观测数据的动力法反演,研究了CHAMP卫星参考轨道的数值方法.分别通过利用40～50阶重力位系数模型计算轨道,并与业已公布的卫星轨道数据进行比较,结果表明, CHAMP(低轨)卫星轨道对重力场低频部分的敏感度较大,考虑低阶(40阶左右)重力场模型计算的卫星参考轨道精度较高. 相似文献