弹道计算中的扰动引力影响研究

随着弹道导弹系统技术的不断改进,影响导弹精度的工具类误差已逐渐降低,地球重力场扰动引力已经成为影响导弹命中精度的主要因素。这里从3个方面分析了扰动引力对弹道的影响,模拟结果表明,对于射程为10000 km以上的远程导弹,扰动引力的影响会造成超过1 km的落点偏差;5×10-5m s-2的扰动引力系统性偏差对导弹落点有明显影响。因此,扰动引力对导弹落点的影响不容忽视。     

弹道计算中的扰动引力影响研究

随着弹道导弹系统技术的不断改进,影响导弹精度的工具类误差已逐渐降低,地球重力场扰动引力已经成为影响导弹命中精度的主要因素.这里从3个方面分析了扰动引力对弹道的影响,模拟结果表明,对于射程为10 000 km以上的远程导弹,扰动引力的影响会造成超过1 km的落点偏差;5×10-5ms-2的扰动引力系统性偏差对导弹落点有明显影响.因此,扰动引力对导弹落点的影响不容忽视.     

重力场对惯性导航定位误差影响研究与仿真

从惯性导航力学编排方程出发,将高阶重力场模型代替正常重力模型,分析了扰动重力引起的惯性导航误差;并从另一角度,对理想状态下扰动重力对惯性导航的影响进行了仿真分析,结果表明扰动重力影响显著。通过将重力垂线偏差分量引入惯性导航方程,改善传统方程的缺陷,探讨了垂线偏差对惯性导航的影响。在全面论述了扰动重力和重力垂线偏差对惯性导航的影响的基础上,结合实际情况提出了进行重力场误差补偿的两种方法。     

重力场对惯性导航定位误差影响研究与仿真

从惯性导航力学编排方程出发,将高阶重力场模型代替正常重力模型,分析了扰动重力引起的惯性导航误差;并从另一角度,对理想状态下扰动重力对惯性导航的影响进行了仿真分析,结果表明扰动重力影响显著.通过将重力垂线偏差分量引入惯性导航方程,改善传统方程的缺陷,探讨了垂线偏差对惯性导航的影响.在全面论述了扰动重力和重力垂线偏差对惯性导航的影响的基础上,结合实际情况提出了进行重力场误差补偿的两种方法.     

扰动引力对洲际弹道导弹被动段的影响分析

计算了发射点位于全国范围内、经度纬度各相差5°、均匀分布的40个点的洲际弹道导弹被动段的扰动引力,分析了扰动引力对导弹落点的影响;绘制了落点偏差等值线图。结果表明:发射点位于我国西部地区时,扰动引力引起导弹被动段的落点偏差最大。通过分析扰动引力系统误差和随机误差对导弹被动段落点的影响,得出了扰动引力误差对导弹被动段落点的影响量级。     

扰动引力对洲际弹道导弹被动段的影响分析

计算了发射点位于全国范围内、经度纬度各相差5°、均匀分布的40个点的洲际弹道导弹被动段的扰动引力,分析了扰动引力对导弹落点的影响;绘制了落点偏差等值线图.结果表明:发射点位于我国西部地区时,扰动引力引起导弹被动段的落点偏差最大.通过分析扰动引力系统误差和随机误差对导弹被动段落点的影响,得出了扰动引力误差对导弹被动段落点的影响量级.     

基于超高阶重力场模型阶方差的截断误差分析

针对利用重力场模型方法计算地球外空间扰动引力的精度时,模型截断误差是主要的影响因素这一问题,该文利用重力场模型阶方差分析地球外部空间扰动引力截断误差,并与用重力异常阶方差Rapp模型进行比较。实验结果表明:在低阶低空部分,Rapp模型与实际重力异常阶方差相差最大,达到17.125 3mGal;重力场模型计算扰动引力与计算点高度有着密切联系,截断误差的大小随着高度的增加迅速衰减;当计算高度为0.2km时,使用36阶的模型计算扰动引力,截断误差达到25.957 8mGal;当计算高度超过400km时,即使用36阶模型,截断误差也可以控制在1.5mGal内。     

重力异常阶方差模型精度及其截断误差分析

在评估重力场模型计算空间扰动引力精度时,对模型截断误差常采用阶方差方法。文中将6种经典的重力异常阶方差模型与现有超高阶重力场模型的阶方差进行比较,TSD模型与重力场模型的差值最小。根据重力异常阶方差模型TSD,文中分析不同高度、不同阶次利用重力场模型计算空中扰动引力时截断误差的影响。实验结果表明:36阶模型截断误差最大径向和水平方向分别为26.455 1mGal、25.946 3mGal;360阶模型截断误差最大径向和水平方向分别为9.969 0mGal、9.960 9 mGal;2160阶模型截断误差最大径向和水平方向分别为2.538 5 mGal、2.538 1mGal;2160阶模型计算空中扰动引力时,即使在低空附近,截断误差在2.5mGal以内,计算高度超过5km,截断误差可以忽略;超过400km的高度,都可以用36阶模型计算,截断误差在1mGal以内。     

轨道摄动影响GNSS卫星可见性的分析研究

针对GNSS卫星轨道数据受到摄动力的影响产生偏差的现象,研究轨道扰动对卫星可见性的影响．借助STK(Satellite Toolkit)仿真软件,结合TowBoday、J2、J4和HPOP四种轨道预报模型对卫星轨道进行仿真研究;选取TowBoday、J2和HPOP三种模型对星座系统仿真,生成地面测控站对星座卫星的可见性分析报告．仿真结果表明:摄动力会对卫星轨道产生扰动;引入摄动力的轨道方程能解算出更为准确的轨道根数;HPOP模型能更为精确地进行卫星轨道的预报,在该模型下,纬度和经度方向上的最大误差分别为0.076°和0.115°,径向方向上高度最大误差为3.226 km;卫星轨道的扰动对卫星可见性产生一定的影响,最大误差为9.913 s.      

利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的单层位模型

本文提出了处理卫星重力梯度数据以确定高分辩力重力场模型的单层位法并对其中的独立估计法进行了误差分析，数字结果显示：当卫星高度为200km，卫星数据网格宽度为15′，卫星重力梯度数据的精度为2×10~(-3)E时，利用独立估计法可得到分辩力为1°×1°（100km）的全球重力场模型，其重力异常精度小于1（mgal）；若卫星高度降至160km，卫星重力梯度数据的精度达到3×10~(-4)E，则获得的重力场模型的分辩力可提高到0.5°×0.5°（50km），其重力异常精度仍小于1（mgal）。     

高斯积分在地球重力场数值计算中的应用

高程异常、垂线偏差及空中扰动引力矢量是大地测量和空间技术最常用的一组重力场参数,本文在分析了以上三种参数的计算误差源以后,详细论证了计算这些参数对积分面积元的不同要求。在此基础上,本文尝试将高斯积分应用于地球重力场数值计算中,试验结果表明,这样做不仅提高了计算速度和精度,而且能够在一定程度上克服重力场元数值积分的奇异性。     

快速确定扰动引力的广域多项式逼近方法的模拟实验

飞行器在飞行过程中时刻受到地球重力场的作用,地球外部空间扰动引力会对飞行器的运行轨迹和姿态等方面产生影响,因此,研究地球重力场信息并实时快速的计算出飞行器运行处的扰动引力,对飞行器轨迹和姿态等方面的调节具有重要的作用。利用模拟数据,本文基于广域多项式逼近方法来快速逼近扰动引力,该法在单元边界点上满足插值条件,而又利用插值单元周围节点信息,实现拟合过程。试验表明,这一方法在高度方向的步长为30km的条件下可达到1mgal的计算精度。     

由CHAMP星载GPS相位双差数据解算地球引力场模型

利用7d的CHAMP星载GPS相位观测数据和48个IGS跟踪站的观测数据，构造星地双差相位观测量，进行GPS数据预处理；利用Cowell Ⅱ数值法进行轨道积分和分块Bayes最小二乘参数估计，解算了地球引力场位系数。该模型与EGM96相比（70阶次），大地水准面起伏差异最大为2．872m，差弄精度为0．522m，平均差异为-0．003m，这说明本文解算的地球重力场模型与EGM96没有系统性差异。     

Downward continuation and geoid determination based on band-limited airborne gravity data

 The downward continuation of the harmonic disturbing gravity potential, derived at flight level from discrete observations of airborne gravity by the spherical Hotine integral, to the geoid is discussed. The initial-boundary-value approach, based on both the direct and inverse solution to Dirichlet's problem of potential theory, is used. Evaluation of the discretized Fredholm integral equation of the first kind and its inverse is numerically tested using synthetic airborne gravity data. Characteristics of the synthetic gravity data correspond to typical airborne data used for geoid determination today and in the foreseeable future: discrete gravity observations at a mean flight height of 2 to 6 km above mean sea level with minimum spatial resolution of 2.5 arcmin and a noise level of 1.5 mGal. Numerical results for both approaches are presented and discussed. The direct approach can successfully be used for the downward continuation of airborne potential without any numerical instabilities associated with the inverse approach. In addition to these two-step approaches, a one-step procedure is also discussed. This procedure is based on a direct relationship between gravity disturbances at flight level and the disturbing gravity potential at sea level. This procedure provided the best results in terms of accuracy, stability and numerical efficiency. As a general result, numerically stable downward continuation of airborne gravity data can be seen as another advantage of airborne gravimetry in the field of geoid determination. Received: 6 June 2001 / Accepted: 3 January 2002     

外空扰动重力计算中的截断误差

给出了由地面重力数据计算外空扰动重力矢量的公式，并根据Wong and Gore截断理论给出了外区重力异常对计算点影响的公式。根据外空扰动重力与地面数据分辨率及其覆盖范围之间的关系，将重力异常分成不同频段、不同分辨率，分别计算了截断误差。利用全球重力位模型，计算出不同频段的截断误差，并给出了各频段相应的积分半径。对于模拟和检验航空矢量重力数据有一定的参考价值。     

广义球谐函数定积分计算方法的改进

运用球谐函数定积分的基本递推公式，推导了在重力场球谐综合与球谐分析中出现的广义球谐函数定积分的计算公式；给出了其适用于超高阶次的改良型递推公式。数值试验表明，该改良公式具有较高的计算精度和计算速度，解决了超高阶次广义球谐函数定积分计算的溢出问题，拓展了这类定积分的计算公式。他们的数值实现为利用位模型计算高分辨率扰动重力场元格网平均值、重力场球谐综合分析等奠定了基础。     

重力异常阶方差模型的构建及在扰动场元频谱特征计算中的应用

利用最新的全球引力位模型-EGM2008对经典的重力异常阶方差模型进行了分析比较,分析表明,经典的阶方差模型由于限于当时的观测条件,已经不能准确地描述扰动场元在各个频段的频谱分布。在Moritz阶方差模型基础上,利用EGM2008位模型获得的2160阶阶方差重新构建了新的分段重力异常阶方差模型-TSD模型,该模型与EGM2008位模型计算的阶方差比较其标准差和均值分别为0.25mgal2 、0.0 。利用TSD模型计算了不同频段内大地水准面高、重力异常、扰动重力、垂线偏差四个重力场扰动场元的频谱特征,计算结果表明：扰动场元频谱分布较之传统分析结果有较大的变化,其中重力异常、扰动重力及垂线偏差在中、低频部分的能量有明显的增加而高频及甚高频部分的比重有明显的减少。