[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星重力梯度確定方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810551777.5
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108594320B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖云;王云鵬;王麗兵;任飛龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍61540部隊(duì)
• 主分類號: G01V7/06
• 分類號: G01V7/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星重力梯度確定方法及系統(tǒng)。所述衛(wèi)星重力梯度確定方法包括：建立重力梯度衛(wèi)星的局部指北坐標(biāo)系；根據(jù)所述局部指北坐標(biāo)系確定三條基線；根據(jù)所述三條基線建立共點(diǎn)正交基線模型；根據(jù)所述共點(diǎn)正交基線模型表示衛(wèi)星重力梯度測量理論模型，確定衛(wèi)星重力梯度。采用本發(fā)明所提供的衛(wèi)星重力梯度確定方法及系統(tǒng)能夠方便設(shè)計(jì)重力梯度測量衛(wèi)星，準(zhǔn)確全面分析重力梯度測量衛(wèi)星的測量誤差和關(guān)鍵技術(shù)，提高衛(wèi)星重力梯度確定精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星重力梯度測量領(lǐng)域，特別是涉及一種衛(wèi)星重力梯度確定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地球重力場研究是一項(xiàng)龐大、復(fù)雜的工作。目前重力場的測量方式有地面重力測量、航空重力測量、海洋重力測量和衛(wèi)星重力測量，其中衛(wèi)星重力測量方式效率最高，且可以覆蓋全球范圍，是重力場研究的熱點(diǎn)方向；衛(wèi)星重力測量技術(shù)主要包括衛(wèi)星測高、衛(wèi)星跟蹤和衛(wèi)星重力梯度測量，其中，衛(wèi)星重力梯度測量技術(shù)通過重力梯度值計(jì)算地球重力場，能夠觀測中高頻的重力場信息，得到更高階次的地球重力場模型。

國外經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐，已經(jīng)在衛(wèi)星重力梯度測量領(lǐng)域取得實(shí)際成果；而國內(nèi)眾多科研機(jī)構(gòu)緊跟國際衛(wèi)星重力梯度測量動(dòng)態(tài)，積極投身于衛(wèi)星重力梯度測量系統(tǒng)需求分析和指標(biāo)論證的研究當(dāng)中，如果能掌握衛(wèi)星重力梯度測量的原理及組成，則在保證精確系統(tǒng)模型的前提下，就可以實(shí)現(xiàn)對真實(shí)測量系統(tǒng)的全面仿真。

目前，衛(wèi)星重力梯度測量領(lǐng)域主要數(shù)據(jù)處理思路為：通過加速度計(jì)觀測值直接差分，得到重力梯度各個(gè)方向分量，然后經(jīng)過一系列坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程，得到局部指北坐標(biāo)系下重力梯度，最后將重力梯度值應(yīng)用于重力場反演等研究中；這種思路在理想狀態(tài)下可以有效解決一般問題；但是，由于儀器的震動(dòng)、熱脹冷縮，機(jī)械形變等客觀原因，使得加速度計(jì)在梯度儀中實(shí)際位置與理想位置存在偏差，導(dǎo)致單軸梯度儀上兩個(gè)加速度計(jì)的連線(基線)長度不固定，三條基線的中點(diǎn)并不能重合于一點(diǎn)以及三條基線不能達(dá)到相互正交的狀態(tài)，從而導(dǎo)致最終得出的重力梯度存在很大的偏差，進(jìn)而導(dǎo)致重力場反演的精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星重力梯度確定方法及系統(tǒng)，以解決重力梯度測量偏差大，重力場反演精度低的問題，提高重力梯度衛(wèi)星設(shè)計(jì)分析能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種衛(wèi)星重力梯度確定方法，包括：

建立重力梯度衛(wèi)星的局部指北坐標(biāo)系；

根據(jù)所述局部指北坐標(biāo)系確定三條基線；所述三條基線為任意兩個(gè)加速度計(jì)的理想質(zhì)量中心之間的連線；所述理想質(zhì)量中心為梯度儀未發(fā)生物理變化時(shí)，加速度計(jì)在梯度儀中的位置；

根據(jù)所述三條基線建立共點(diǎn)正交基線模型；所述三條基線兩兩垂直且相交于所述局部指北坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述三條基線的長度相等且分別位于所述局部指北坐標(biāo)系的三條坐標(biāo)軸上；

根據(jù)所述共點(diǎn)正交基線模型確定衛(wèi)星重力梯度。

可選的，所述根據(jù)所述局部指北坐標(biāo)系確定三條基線，具體包括：

分別獲取所述局部指北坐標(biāo)系X軸、Y軸以及Z軸，以所述局部指北坐標(biāo)系的原點(diǎn)為中心對稱點(diǎn)的兩個(gè)加速度計(jì)位置；每一條坐標(biāo)軸上兩個(gè)所述加速度計(jì)之間連線的長度相等；

確定同一軸線上的兩個(gè)加速度之間的連線為基線。

可選的，所述根據(jù)所述三條基線建立共點(diǎn)正交基線模型，具體包括：

將所述三條基線兩兩垂直且相交于所述局部指北坐標(biāo)系的原點(diǎn)作為所述共點(diǎn)正交基線模型的原點(diǎn)，以所述三條基線為所述共點(diǎn)正交基線模型的X軸、Y軸以及Z軸，以所述局部指北坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸的方向?yàn)樗龉颤c(diǎn)正交基線模型的坐標(biāo)軸方向，建立共點(diǎn)正交基線模型。

可選的，所述根據(jù)所述三條基線建立共點(diǎn)正交基線模型之后，還包括：