利用CHAMP卫星轨道和加速度计数据推求地球重力场模型

本文紧密结合当前卫星重力测量技术的发展需求，围绕利用CHAMP卫星轨道和加速度计数据恢复地球重力场展开研究，重点在CHAMP数据预处理、重力场恢复、正则化算法等方面进行了理论和实践上的系统研究，建立了一套完整的CHAMP重力场恢复理论和算法。论文的主要内容和创新点概括如下：     

利用CHAMP卫星星历及加速度计数据推求地球重力场模型

讨论基于CHAMP卫星星历和加速度计数据推求地球重力场模型的数值微分算法.首先利用牛顿内插公式,根据CHAMP卫星星历观测值求解卫星运动加速度.在计算卫星加速度时,建议采用速度数据内插加速度.扣除其他非地球引力摄动加速度后,基于牛顿运动定律建立观测方程.利用GFZ数据中心提供的24天CHAMP星历数据和加速度计数据解算出50×50阶地球重力场模型,并与EGM96模型进行比较,结果表明两者在低阶位系数上有较好的一致性.     

基于能量守恒方法恢复CHAMP重力场模型

介绍了基于能量守恒定律恢复地球重力场模型的基本原理和算法.指出了CHAMP加速度计数据存在的问题,提出了整体求解尺度因子、偏差参数和偏差漂移的数学模型及差分算法.利用2002年1月的CHAMP快速科学轨道数据和加速度计数据计算出了50 × 50地球重力场模型XISM02.将该模型与EGM96,GRIM5C1,EIGEN1S,EIGEN2模型进行了比较,并用北极实测重力数据对上述模型进行了检验.结果表明:XISM02模型在北极地区精度与EIGEN1S,EIGEN2相当.     

利用CHAMP卫星轨道和加速度计数据推求地球重力场模型

本文紧密结合当前卫星重力测量技术发展需求,围绕利用CHAMP轨道和加速度计数据恢复地球重力场展开研究,重点在CHAMP数据预处理、重力场恢复、正则化算法等方面进行了理论和实践上的系统研究,建立了一套完整的CHAMP重力场恢复理论和算法.论文的主要创新点有:     

利用先验重力场模型求定GOCE卫星重力梯度仪校准参数

重力梯度仪校准参数的确定是GOCE重力梯度观测数据处理的关键环节。本文对GOCE卫星重力梯度观测值中的时变信号与粗差进行了分析,利用高精度全球重力场模型,确定了GOCE重力梯度观测值各分量的尺度因子与偏差,并对校准结果进行了精度评定。结果表明,在测量带宽内,海潮对重力梯度观测值影响在mE量级,与重力梯度仪的精度水平相当,陆地水等非潮汐重力场时变信号略小于海潮,量级约为10^-4E;各分量重力梯度观测值的粗差比例均大于0.2%;除EGM96模型外的其他模型对GOCE重力梯度仪进行校准后,V_xx、V_yy、V_zz、V_yz分量上尺度因子的稳定性均在10^-4量级,V_xz分量能达到10^-5量级,V_xy分量为10^-2量级,这与梯度观测值各分量的精度水平一致。     

用CHAMP卫星资料反演地球中性大气参数

介绍了利用GPS掩星反演地球中性大气参数的原理.在实际解算中,总结出用迭代法解多普勒观测方程、数值积分法求大气折射指数、用最小二乘法模拟大气折射指数与高度的函数关系.对特定掩星事件的数据进行了反演计算,并对计算结果进行了分析.     

利用卫星轨迹交叉点标定CHAMP卫星加速度计数据

基于能量守恒方程给出了利用卫星轨迹交叉点标定CHAMP卫星加速度数据的基本原理和方法,并给出了其严密的积分公式及其离散化形式。为了控制加速度数据的扰动异常,建议采用抗差估计求解参数值,并基于实测的CHAMP卫星加速度计数据进行了计算与比较,验证了该方法的有效性。     

卫星重力与地球重力场

卫星重力探测技术可获取全球均匀覆盖的地球重力场信号。以GRACE为代表的卫星跟踪卫星（satellite—to—satellite tracking,SST）计划为人类提供了前所未有丰富的中长波尺度的全球地球重力场信息。本文包含两部分研究内容：一是给出基于能量守恒原理的GRACESST重力观测方程,并采用此方法以实测GRACE观测数据求解得到120阶的GRACE地球重力场模型WHU—GM—05,并同国际上具有代表性的类似模型进行了分析比较;二是采用解析方法分析了SST观测系统中KBR、ACC、星载GPS等有效栽荷误差与获取地球重力场信号性能的响应,为我国SST设计和实施提供参考。     

Calibration for CHAMP Accelerometer Data Based on Crossover Points of the Satellite

The German CHAlleging Minisatellite Payload （CHAMP） was launched in July 2000. It is the first satellite that provides us with position and accelerometer measurements, with which the gravity field model can be determined. One of the most popular methods for geopotential recovery using the position and accelerometer measurements of CHAMP is the energy conservation method, The main aim of this paper is to determine the scale and bias parameters of CHAMP accelerometer data using the energy conservation method. The basic principle and mathematical model using the crossover points of CHAMP orbit to calibrate the accelerometer data are given based on the energy balance method. The rigorous integral formula as well as its discrete form of the observational equation is presented, This method can be used to estimate only one of the scale and bias parameters or both of them. In order to control the influence of outliers, the robust estimator for the calibration parameters is given. The results of the numerical computations and comparisons using the CHAMP accelerometer data show the validity of the method.     

由CHAMP星载GPS相位双差数据解算地球引力场模型

利用7 d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CowellⅡ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2.872 m,差异精度为0.522m,平均差异为/0.003 m,这说明本文解算的地球重力场模型与EGM96没有系统性差异。     

CHAMP星载加速度计数据(0.1Hz)处理与分析

对2002年第001d到第100d的加速度计数据进行了处理,并将其由加速度计轴系坐标系(IFX)转换到协议惯性系(CIS),分析了观测数据的质量及相关改正的效果,针对加速度计应用于地球重力场研究进行了讨论,并提出了有益的建议。     

EGM2008地球重力场模型的可视化探究

利用EGM2008地球重力场模型可以将地球重力场解析化,由此我们可以十分方便快速地表示和计算重力异常、高程异常、垂线偏差等其它重力场参数。本文运用Surfer软件将EGM2008重力场模型可视化,获取了全球和局部地区重力场相关参数的等值线图、线框图、3D表面图、影像图。     

利用GRACE轨道和加速度数据恢复地球重力场

本文基于高低卫卫跟踪的模式，用积分方法研究了不同重力场模型对于轨道的影响，并用3个月的GRACE轨道数据计算了新的60阶地球重力场模型，为了分析其精度，与EGM96和EIGENIS作了比较．结果表明新模型在40阶前更接近GGM02C模型。     

跟踪世界发展动态 致力地球重力场研究

比较系统、扼要地叙述了笔者所在单位40余年来坚持跟踪世界发展动态，致力于地球重力场理论和方法的研究，并从教学和生产需要出发，在地球重力场研究方面所获得的一些有理论意义和实用价值的成果。     

顾及地球重力场模型的GPS水准高程拟合

本文详细阐述了利用多项式和多面函数进行GPS水准高程拟合的方法,考虑了重力测量法和几何测量法确定GPS高程的优缺点,研究了利用已知地球重力场模型采用"移去恢复"进行高程拟合的方法,并根据实测数据进行了编程计算。通过计算结果的分析比较得出,在地形起伏较大的山区,采用顾及地球重力场模型的"移去恢复"法有助于提高GPS水准高程拟合的精度。