联合星象仪四元数的卫星重力梯度测量角速度重建方法

在卫星重力梯度测量的level 1b (L1b)数据处理过程中,为了计算得到高精度的重力梯度,需精确测定卫星姿态角速度。在星象仪姿态数据坐标系转换中,单星象仪中的低精度角速度分量会将噪声传递到其他角速度分量,进而影响整个重力梯度的计算精度。基于星象仪噪声特性,构建星象仪各轴的噪声分布加权矩阵,对两个或多个星象仪的姿态四元数联合求解最佳姿态四元数,为后续角速度恢复提供精确姿态控制。计算结果表明,多星象仪联合解算得到的卫星姿态角速度在整个功率谱密度上实现了显著改善。与单星象仪计算方法相比,多星象仪联合得到的最佳姿态角速度wy、wz在10～100 mHz内精度约提升1个量级,噪声水平约达到10~(-6)rad/s量级,能够有效抑制低精度角速度分量在坐标系转换中导致的噪声传播。此外,基于多星象仪联合方法计算得到的重力梯度迹值的功率谱密度,相比单星象仪方法也有较为显著的改善。