[發(fā)明專利]基于載波相位微分速度構(gòu)建全球重力場(chǎng)的方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010144728.7 | 申請(qǐng)日： | 2020-03-04 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN111308570B | 公開(kāi)（公告）日： | 2022-09-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 吳湯婷;胡偉建;盧立果;魯鐵定;王建強(qiáng);劉麗晶 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 東華理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01V7/16 | 分類號(hào)： | G01V7/16 |
| 代理公司： | 西安銘澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223 | 代理人： | 梁靜 |
| 地址： | 330013 江西*** | 國(guó)省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 載波 相位 微分 速度 構(gòu)建 全球 重力場(chǎng) 方法 | ||
1.基于載波相位微分速度構(gòu)建全球重力場(chǎng)的方法，其特征在于，包括：
S1、數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)星載GNSS相位原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、重力專用衛(wèi)星軌道狀態(tài)信息、星載加速度計(jì)及其姿態(tài)數(shù)據(jù)原始觀測(cè)值進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，獲得星載GNSS相位無(wú)電離層組合值、精密連續(xù)軌道狀態(tài)信息、連續(xù)非保守力加速度及其姿態(tài)數(shù)據(jù)；
S2、利用載波相位微分速度法獲得衛(wèi)星動(dòng)能和旋轉(zhuǎn)位：將所述S1得到的星載GNSS相位無(wú)電離層組合值進(jìn)行時(shí)空基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換和數(shù)值微分獲得載波相位速度，同時(shí)通過(guò)GNSS衛(wèi)星和重力專用衛(wèi)星接收機(jī)間幾何關(guān)系確定的視線速度和IGS精密星歷提供的高精度GNSS衛(wèi)星狀態(tài)信息獲取載體運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而計(jì)算衛(wèi)星動(dòng)能，同時(shí)結(jié)合衛(wèi)星位置和地球自轉(zhuǎn)平均速度確定旋轉(zhuǎn)位；
S3、基于能量守恒定律估計(jì)地球重力場(chǎng)位系數(shù)：將所述S1得到的精密連續(xù)軌道狀態(tài)信息結(jié)合背景模型確定保守力位，然后加入所述S1中得到的連續(xù)非保守力加速度進(jìn)行沿軌積分計(jì)算耗散能，將所述S2得到的衛(wèi)星動(dòng)能扣除各項(xiàng)攝動(dòng)位建立慣性系下的觀測(cè)方程，最后利用能量守恒法線性估計(jì)全球重力場(chǎng)位系數(shù)；
所述S1包括以下步驟，
S11，將星載GNSS相位原始觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合IGS分析中心發(fā)布的精密鐘差產(chǎn)品獲得星載GNSS相位無(wú)電離層組合值；
S12，將重力專用衛(wèi)星軌道與星載GNSS相位觀測(cè)值時(shí)空基準(zhǔn)統(tǒng)一，同時(shí)對(duì)間隔歷元軌道內(nèi)插處理，獲得精密連續(xù)軌道狀態(tài)信息；
S13，對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性內(nèi)插獲得連續(xù)姿態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)要求加速度計(jì)數(shù)據(jù)及姿態(tài)數(shù)據(jù)與星載GNSS相位觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)空基準(zhǔn)同步，由星載加速度計(jì)數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算重力專用衛(wèi)星連續(xù)非保守力加速度；
所述S2中，
對(duì)所述S1計(jì)算得到的星載GNSS相位無(wú)電離層組合值進(jìn)行時(shí)空基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換至慣性系相應(yīng)觀測(cè)值，經(jīng)數(shù)值微分獲得載波相位速度，同時(shí)通過(guò)GNSS衛(wèi)星和重力專用衛(wèi)星接收機(jī)間幾何關(guān)系確定的視線速度結(jié)合IGS精密星歷提供的高精度GNSS衛(wèi)星狀態(tài)信息獲得載體運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)而計(jì)算衛(wèi)星動(dòng)能，同時(shí)結(jié)合衛(wèi)星位置和地球自轉(zhuǎn)平均速度確定旋轉(zhuǎn)位；
所述S3包括以下步驟，
S31，對(duì)所述S1中得到的精密連續(xù)軌道狀態(tài)信息進(jìn)行時(shí)空基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換至慣性系，同時(shí)結(jié)合背景模型獲得三體引力位和潮汐位，將上述包括全部三體問(wèn)題的直接和間接潮汐影響求和獲得保守力位；
S32，對(duì)所述S1中測(cè)得的非保守力加速度沿軌道積分獲得耗散能，在保守力位中加入耗散能后獲得各項(xiàng)攝動(dòng)位；
S33，由所述S2得到的衛(wèi)星動(dòng)能扣除各項(xiàng)攝動(dòng)位和旋轉(zhuǎn)位后在慣性系下建立觀測(cè)方程；
其中V表示引力位；E0表示能量積分常數(shù)；表示衛(wèi)星動(dòng)能；表示載體運(yùn)動(dòng)速度矢量；表示由地球自轉(zhuǎn)引起的旋轉(zhuǎn)位；ω表示地球自轉(zhuǎn)角速度；Vt表示三體問(wèn)題全部的直接和間接潮汐影響因素；Vc表示非保守力引起的耗散能；(r,θ,λ)分別表示地固球坐標(biāo)下的地心向徑、地心余緯和地心經(jīng)度；
S34，依據(jù)能量守恒定律，遵循最小二乘法則估算全球重力場(chǎng)位系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于載波相位微分速度構(gòu)建全球重力場(chǎng)的方法，其特征在于，對(duì)S2中的載波相位微分速度計(jì)算過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化：
GNSS衛(wèi)星G和重力專用衛(wèi)星接收機(jī)R建立的載波相位觀測(cè)方程為：
式中星載GNSS無(wú)電離層組合值為：
數(shù)值微分導(dǎo)出：
其中表示星載GNSS相位原始觀測(cè)值；表示GNSS衛(wèi)星與重力專用衛(wèi)星接收機(jī)天線相位中心間幾何距離；c表示光速；dTR表示重力專用衛(wèi)星鐘差；表示相位模糊度；表示未模型化誤差；表示星載GNSS相位無(wú)電離層組合值；dTG表示GNSS衛(wèi)星鐘差；表示誤差改正項(xiàng)；表示載波相位速度；FT表示相應(yīng)的微分濾波算子；
通過(guò)GNSS衛(wèi)星和重力專用衛(wèi)星接收機(jī)間幾何關(guān)系獲得載體相位速度：
利用GNSS衛(wèi)星精密星歷及其鐘差產(chǎn)品得到載體運(yùn)動(dòng)速度觀測(cè)方程：
式中表示GNSS衛(wèi)星到重力專用衛(wèi)星間視線方向單位矢量；表示GNSS衛(wèi)星與重力專用衛(wèi)星間視線方向距離變率；表示重力專用衛(wèi)星鐘差的一階導(dǎo)數(shù)；分別表示GNSS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度矢量；表示載體運(yùn)動(dòng)速度矢量。
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