新一代冷原子卫星重力计划的仿真研究

新一代冷原子卫星重力计划的仿真验证研究是对计划实施的重要保障,然而目前流行的基于实测轨道或者简约动力学轨道的卫星重力计划仿真方法,使用实测轨道无法实现多样化轨道方案仿真,而使用简约动力学轨道则存在仿真不充分的问题。本文提出了一种基于轨道摄动模型的卫星重力计划全尺度仿真方法并进行了实验。仿真结果表明:在最低点指向模式下使用竖向单臂冷原子梯度仪解算的重力场模型的精度仅在120阶内优于静电梯度仪方案;将其灵敏度提升至更高的理想值后,其解算模型的精度在全阶次超越静电梯度仪;最后,本文认为尽管存在观测频率不足的问题,冷原子卫星重力计划相比静电重力计划依然有更优秀的重力场信号探测精度。

多型航空重力仪同机测试及其数据分析

介绍了运8飞机加装4型5套航空重力仪开展同机测试的整体情况,对5套重力仪所获取的重复线和测网成果数据进行了对比分析。试验结果表明,俄罗斯GT-1A航空重力仪具有最佳的综合性能技术指标,平差前测量精度为±2.45mGal;美国TAGS航空重力仪为其次,平差前测量精度为±3.9mGal;SII型船载海空重力仪可改造升级为航空重力仪,并具有与TAGS同等的综合性能技术指标;国内自主研发的SGA-WZ01捷联航空重力仪具有最佳的重复线测量精度,测网精度接近于GT-1A航空重力仪水平,平差前测量精度为±2.96mGal,另一款自主研制的GDP-1重力仪首次成功实现了航空重力测量功能,平差前测量精度为±4.52mGal。

欧洲Walferdange绝对重力仪比对观测

介绍2007年11月在卢森堡Walferdange举办的第二次绝对重力比对观测的概况,简述数据处理方法以及结果分析。有20台绝对重力仪参加了比对观测,在ECGS共15个测点上的比测结果标准偏差小于2.1×10-8m s-2。

航空重力仪的动态检测

20 0 0年 3月 ,我们引进了国内首套 L acoste&Romberg航空重力仪。为检测其动态测量精度 ,研制了“正弦式航空重力仪检测平台”。在对该平台的设计原理作简要介绍后 ,详细讨论了检测数据的处理方法 ,然后对该航空重力仪的动态检测数据作了分析和比较。检测结果表明 。

KSS 31M海洋重力仪静态观测结果及分析

根据对新型KSS31M海洋重力仪一个多月的室内静态观测记录分析,得到的结果是:该台重力仪的静掉格呈线性,掉格率约为 1mGal/month,静态观测分辨率为 0 01mGal。显示该型重力仪静态漂移极小,灵敏度高,抗干扰能力强。

LCR-G型重力仪仪器参数的时变特征

采用区域适定法对LCR -G型重力仪的仪器参数进行适时标定。对标定结果的分析表明 :(1)区域适定法标定结果与基线标定结果精度相当 ;(2 )重力仪的线性项参数呈现随时间的趋势性下降和非线性。采用区域适定解校正后的线性项参数处理区域重力网的观测资料 ,不仅能有效地削弱系统误差 。

静电悬浮加速度计检测线路设计及实验研究

本文首先介绍静电悬浮加速度计在国内外的发展现状以及在空间技术中的应用,然后介绍静电悬浮加速度计的基本工作原理。针对测量微弱差动电容ΔC的检测线路进行设计,建立了用于调制ΔC的变压器电流电桥的等效电路模型,导出了用于调制信号放大的宽带放大电路的放大倍数KAC,分析了采用2路TTL同步方波信号控制4路单刀单掷模拟开关的解调电路工作过程,估算了滤波电路的截止频率f-3dB,使得解调信号在工作频带fs内基本保持0 dB增益,在高于载波频率f0上获得较大的衰减。实验结果表明,该检测线路实际灵敏度为0.601 mV/fF,考虑线路固有噪声和寄生电容的影响,最小分辨率达到1.06 fF。

利用余弦变换的重力梯度Parker正演方法及其应用

为获得高精度重力梯度数据,实现基准梯度数据库精确快速构建,研究利用数字高程模型正演重力梯度的频率域快速计算方法,推导出基于余弦变换的Parker正演重力梯度理论公式。数值试验结果表明,余弦变换频率域正演方法平均绝对误差可达到0.5 E左右精度要求,与傅里叶变换正演方法相比误差可减小3 dB左右,与棱柱法等空间域正演方法相比,该方法计算规模小,速度优势明显。

EGM2008重力场模型在兴城物探测量中的应用

以吉林大学兴城物探教学实习测网为例,基于EGM2008重力场模型,采用二次曲面、移动曲线、最小二乘配置、三次样条和反距离加权改正插值法,计算了不同GPS水准点密度情况下的水准面模型,并利用二等水准测量方法验证了计算精度,分析了该模型的适定性。结果表明,三次样条插值法的精度和稳定性最高,其次是移动曲线法和最小二乘配置法;二次曲面拟合的精度最低,反距离加权改正法稳定性最差。所有算法都表明,在研究区,当GPS水准点间隔20 km时,基于EGM2008模型确定的大地水准面精度在0.1 m以内;而采用单独GPS水准点的区域大地水准面模型能达到14cm,完全满足各种比例尺情况下的石油物探测量要求。

System Ⅱ型海洋重力仪静态观测结果与分析

根据青岛海洋地质研究所新购置System II型海洋重力仪的静态观测实验,分析了重力数据的变化情况,检测到该仪器单日记录数值较为稳定,但伴随有小于±0.1mGal左右的震荡。同时分析了该设备对固体潮的反映,静态观测重力值所展现的变化特征和周期性与固体潮相一致。鉴于其能明显反应固体潮对静态观测重力值的影响,可认为其静态观测精度优于0.2mGal。并测定了重力仪月漂值小于国家标准3mGal/月。同时比较讨论了与KSS31M型重力仪在中科院海洋研究所的静态观测数据的区别与联系。

星载原子干涉重力梯度仪测量方法与噪声分析

原子干涉重力梯度仪在星载环境下可获得较长的干涉时间,有效规避了原子触碰容器壁的风险,因此可实现高精度的测量,同时利于星载仪器的小型化。目前原子干涉重力梯度仪地面测量技术成熟,尚未得到空间应用。根据星载失重的特殊条件,提出一种适用于空间微重力环境的原子干涉重力梯度测量方法,并对其测量精度进行了分析。结果表明,在卫星重力测量关注的0.1 Hz以下的测量频带内,星载原子干涉重力梯度仪的潜在测量精度可达到1 mE/Hz^(1/2)。该测量方法为未来原子干涉重力梯度仪的星载应用提供重要的技术基础。

基于Airy-Hesikannen均衡模型的莫霍面反演

本文主要针对利用Airy -Hesikannen均衡假说构制不同地形区域包括平原、丘陵、和小、中、大、特大山区以及高原地区的重力异常时 ,其均衡模型参数 -地壳正常厚度在任何地区均不变而导致的均衡归算精度不高的缺陷 ,推导了基于Airy -Hesikannen均衡模型反演莫霍面的公式 ,并进行了相应的数值检验 ,根据此公式可统计出不同地形区域的均衡模型参数 。

利用有限元方法逼近飞行器轨道主动段扰动引力

为了克服引力位系数模型计算飞行器轨道主动段扰动引力所存在的计算量大 ,并且难以进行实时计算的缺点 ,提出利用有限元内插的方法对主动段扰动引力进行逼近。根据有限元分析中区域剖分插值的原理 ,采用了对飞行器轨道周围有限范围的空间区域进行有限元剖分的方式 ,计算出各剖分单元每个顶点处的扰动引力 ,然后利用剖分单元各顶点的扰动引力分量内插出飞行器轨道点对应的扰动引力分量值。计算过程和结果表明 ,这种方法能够快速、精确可靠地逼近飞行器轨道主动段扰动引力 ,满足了有关文献中所提出的要求。

利用高精度地球重力场模型计算扰动重力垂直梯度

探讨了利用地球重力场模型计算扰动重力垂直梯度的理论方法,介绍了高精度地球重力场模型和最新的EGM2008模型,并利用EGM2008模型的360阶和720阶完全规格化地球位系数,分别计算了西太平洋区域和全球范围的扰动重力垂直梯度。从绘制的计算结果分布图可以看出,扰动重力垂直梯度能够清晰反映并显示地球地质构造的变化特征与陆地边界轮廓。统计分析表明,随着位系数截断阶次从360阶增至720阶,计算结果的变化较为明显,均值接近于零,其数值分布近似服从正态分布。

遗传有限元法反演西安地区的地层密度变化

结合1992—1994年的重力变化资料和1988—1991年的水准资料,运用遗传有限元方法计算西安地区的重力变化和对应的地层密度变化,然后计算重力变化梯度场进一步分析西安地区重力变化的原因。结果表明,过量抽取承压地下水引起承压水位下降、黏土层释水压密和两者共同作用导致的地面沉降是西安地区的重力变化的主要原因。大部分地区承压含水层系统中黏土层的压密产生正的剩余地层密度,而在如小寨、铁炉庙区的局部区域,抽取潜水导致潜水位下降、水体流失是产生负的地层密度变化的主要原因,但不排除其与地裂缝活动相关的可能性。

西太平洋海域卫星测高重力垂直梯度分布

从地球重力场基本理论出发,推导了重力垂直梯度计算的数值积分公式,并利用由多颗测高卫星联合反演的2′×2′海洋重力异常资料,解算了西太平洋海域重力垂直梯度。将计算所得的重力异常垂直梯度与现有资料进行比较,其差值均方根为±10.08E,表明两者精度相当。此外,还对差值大小和空间分布进行了深入分析。

关于绝对重力仪的发展和我们的思考

介绍了近年来出现的新型绝对重力仪 ,认为该仪器是控制地球重力场信息的重要工具 .特别对FG5型的如何改进及我国绝对重力仪的如何发展 。

用于卫星重力梯度测量的加速度计性能参数分析

根据梯度测量原理并结合GOCE重力梯度卫星的在轨L1b实测数据,分析了静电悬浮加速度计分辨率、标度因数与二次项系数对梯度测量的影响。在此基础上建议,未来卫星重力梯度测量计划需选用更高精度的加速度计和采用三轴无拖曳控制技术。

SII型海洋重力仪摆增益调节方法与应用

不同序号的海洋重力仪内部结构有所不同,常规使用的摆增益调节方法对有些仪器无效。详细介绍了摆增益调节的要求以及三种不同的摆增益调节方法,分析了这三种摆增益调节方法的优缺点,并就如何选择使用这三种不同的摆增益调节方法提出了建议,实践证明效果良好。

KSS31海洋重力仪的长期零点漂移特征

通过对两套德国生产的KSS31海洋重力仪十多年来的零点漂移变化观测数据的整理,分析了长期以来零点漂移特征及其影响因素。本文认为缓慢的正向漂移是海洋重力仪零点漂移之总体趋势,其中会出现一些正负的波动,而大的零点漂移波动往往对应着设备状态出现的大变化。建议在海洋重力仪的搬运、重新安装之后需加强监测;重力仪的恒温系统需长期保持工作状态;最后认为长期对海洋重力仪的零点漂移保持跟踪,对于海洋重力仪的维护、使用以及测量资料的精度保证十分必要。