[發(fā)明專利]基于頻域特性構(gòu)建海域垂線偏差模型的Shepard格網(wǎng)算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010150062.6
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111428347A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧凱亮;陳欣;黃辰虎;劉玉紅;范瑾煜;黃賢源
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍92859部隊
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01C13/00;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發(fā)明涉及一種基于頻域特性構(gòu)建海域垂線偏差模型的Shepard格網(wǎng)算法，其技術(shù)特點(diǎn)是：利用全球重力場模型提供的中長波頻譜信息，移去海洋垂線偏差觀測值中的垂線偏差，得到觀測點(diǎn)處的殘差垂線偏差；以觀測點(diǎn)處的殘差垂線偏差為基礎(chǔ)，應(yīng)用Shepard插值算法，得到待估點(diǎn)處的殘差垂線偏差；恢復(fù)待估點(diǎn)垂線偏差子午分量和卯酉分量殘差的模型值，得到待估點(diǎn)處的待估點(diǎn)垂線偏差子午分量和卯酉分量殘差的計算值。本發(fā)明設(shè)計合理，以海洋垂線偏差觀測值為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，聯(lián)合全球重力場球諧模型，采用基于頻域特性的Shepard插值方法，能夠構(gòu)建高精度高分辨率的海域垂線偏差模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋測繪領(lǐng)域，尤其是一種基于頻域特性構(gòu)建海域垂線偏差模型的Shepard格網(wǎng)算法。

背景技術(shù)

海域垂線偏差是海洋重力場信息的重要組成部分，同時也是保障慣導(dǎo)系統(tǒng)精確導(dǎo)航定位必不可少的基礎(chǔ)資料。海空重力測量的時間成本和經(jīng)濟(jì)成本都很高，無法快速經(jīng)濟(jì)地獲取達(dá)到慣導(dǎo)系統(tǒng)精確導(dǎo)航定位分辨率要求的重力信息，尋求構(gòu)建海洋垂線偏差模型的高精度插值算法具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。Shepard插值法是一種以空間相對位置作為輸入信息的函數(shù)逼近法，顧及了整體與局部特性，在科學(xué)研究與工程實踐中應(yīng)用廣泛。依據(jù)物理大地測量理論，海域垂線偏差可以用不同階次組成的球諧形式表達(dá)，以EGM2008為代表的全球重力場模型的階次達(dá)到了2160階，為海域垂線偏差模型建立提供了中長波的頻譜信息。但Shepard插值算法僅考慮了待估點(diǎn)與觀測點(diǎn)之間的空間位置信息，算法的插值精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于頻域特性構(gòu)建海域垂線偏差模型的Shepard格網(wǎng)算法，能夠構(gòu)建高精度高分辨率的海域垂線偏差模型。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于頻域特性構(gòu)建海域垂線偏差模型的Shepard格網(wǎng)算法，包括以下步驟：

步驟1、利用全球重力場模型提供的中長波頻譜信息，移去海洋垂線偏差觀測值中的垂線偏差，計算得到觀測點(diǎn)處的殘差垂線偏差；

步驟2、以觀測點(diǎn)處的殘差垂線偏差為基礎(chǔ)，應(yīng)用Shepard插值算法，計算得到待估點(diǎn)處的殘差垂線偏差；

步驟3、恢復(fù)待估點(diǎn)垂線偏差子午分量和卯酉分量殘差的模型值，計算得到待估點(diǎn)處垂線偏差子午分量和卯酉分量的計算值。

而且，所述步驟1的具體計算方法為：

式中，δξ_i和δη_i分別是觀測點(diǎn)i處的垂線偏差子午分量和卯酉分量的殘差值，ξ_i和η_i分別是觀測點(diǎn)i處垂線偏差子午分量與卯酉分量的實際測量值，ξ_iM和η_iM分別是由全球重力場球諧模型計算的觀測點(diǎn)i處的垂線偏差子午分量和卯酉分量的模型值；

模型垂線偏差ξiM和η_iM的計算公式為：

式中，r為該點(diǎn)處的地心向徑，θ為該點(diǎn)處的余緯，λ為該點(diǎn)處的經(jīng)度，a為參考橢球長半徑，GM為萬有引力常數(shù)和地球總質(zhì)量的乘積，和分別是n階m次完全規(guī)格化位系數(shù)，為締合Legendre函數(shù)，N_max是最高階數(shù)，的計算公式為：

而且，所述步驟2的具體計算方法為：