卫星重力梯度测量系统性能分析

卫星重力梯度恢复地球重力场的能力受到卫星高度、倾角、数据分辨率、测量误差等因素的影响.本文基于重力梯度仿真数据,采用空域最小二乘法场恢复地球重力,分析轨道高度、轨道倾角、数据分辨率、测量精度等因素影响地球重力场恢复的规律,进-步明确卫星重力梯度测量系统的设计指标,充分挖掘卫星重力梯度恢复地球重力场的潜能,指出测量误差是影响地球重力场恢复的关键因素.性能分析结果表明：随着轨道高度的降低、倾角的增大、数据分辨率的增大和测量误差的减小,恢复地球重力场的能力逐渐增强,为充分发挥卫星重力梯度测量系统的效能,建议选择200km～300km的轨道高度,轨道倾角大于88.,数据分辨率大于30km.本文成果可以为我国卫星重力梯度测量系统设计提供参考依据.

基于原子干涉测量技术的卫星重力梯度测量

原子干涉测量技术的发展促进了重力梯度仪技术的发展,使得在测量地球重力场方面有了新的方法,从而能够获得更高分辨率和精度的重力场信息。介绍原子干涉测量技术的基本原理和发展现状,对利用原子干涉重力梯度仪进行卫星重力测量的优势和可行性进行分析。

卫星重力梯度测量在海洋科学中的应用分析

简述了卫星重力梯度测量技术的基本原理和GOCE数据特点;基于三个不同的重力场模型,采用不同阶次,联合卫星测高平均海面高模型分别推算出全球海面地形,并对结果作了比较分析;探讨了卫星重力梯度测量技术在海洋科学各相关领域的具体应用前景,指出卫星重力梯度测量技术的发展将为海洋科学发展带来巨大的变化。

卫星平台扰动对星载原子干涉重力梯度仪测量影响分析

面向未来空间应用,分析了卫星平台扰动对星载原子干涉重力梯度仪测量噪声的影响。其中卫星平台平动自由度的干扰加速度导致梯度仪质心偏差和梯度仪基线长度变化,卫星平台转动自由度的干扰加速度带来拉曼激光方向偏离,引入额外的离心力与科里奥利力。分析结果表明,对于卫星平动自由度,其干扰加速度贡献的原子干涉重力梯度仪测量噪声较小,可忽略不计;对于卫星转动自由度,可通过对卫星角运动的测量和补偿,将原子干涉重力梯度仪的测量噪声在0.1 Hz以下的测量频带内抑制到1 mE/Hz^(1/2)。所述研究将对未来原子干涉重力梯度仪的星载应用提供理论支撑。

卫星重力梯度数据用于精化地球重力场的研究

确定厘米级大地水准面和发展超高阶地球重力场模型是现代物理大地测量的主要科学目标之一。卫星重力梯度测量的实现将为这一目标做出重大贡献。文章着重评述这一领域的研究进展 。

现代小卫星的重力梯度姿态稳定系统

本文首先论述现代小卫星重力梯度稳定系统组成,其次建立数学模型,最后进行计算机仿真,研究初始姿态角速度、惯量比、飞轮角动量和伸杆时间等因素对姿态动态特性的影响。

具有主动磁控的重力梯度稳定系统的研究

介绍了主动磁控太阳同步轨道遥感小卫星控制系统的分析与设计，其中包括卫星广义动力学模型的建立、磁偶极子分配与生成以及满足控制能限要求的系统分析与设计等。最后，通过数学仿真给出稳定系统的性能指标。仿真结果表明，对于具有非线性、变系数和交叉耦合的广义飞行器动力系统，主动磁控加重力梯度稳定可使卫星姿态达到优于５度的对地指向精度。

内编队重力场卫星相对位置确定的红外测量系统设计

为一种新的重力场测量方式———内编队卫星设计了相对位置红外测量系统。为了实现内编队卫星系统中封闭空间内移动物体的相对位置测量,同时在满足测量精度的条件下实现对光压、电磁辐射等干扰力的抑制,提出了一系列适合该系统的特色设计。这些设计基于热-电-机一体化设计思想,主要包括:合适的腔体构型和相机布局,成像电路结构,动态循环的稳定成像热环境,delta并联校正装置以及合理的交会定位策略。实验表明,通过上述设计,可获得信噪比良好的红外图像,能够高精度地解算出内卫星的相对位置,在满足抑制干扰力的同时实现了长时间连续精确测量。

惯性技术视角下动态重力测量技术评述(四):无陀螺惯性导航与重力梯度测量的融合

加速度差分式重力梯度仪与无陀螺惯性导航系统都采用一组在三维空间中布置的加速度计,二者在硬件配置和工作原理层面都具有紧密联系。从比力测量的空间差分公式出发,详细推导了重力梯度测量和无陀螺惯性导航系统共同的工作原理,指出当前对后者的研究中存在的忽略重力梯度的问题,并论述了二者的融合应用。

重力测量卫星KBR系统相位中心在轨标定算法

针对低低跟踪(SST-LL)重力测量卫星K频段测距(KBR)系统相位中心在轨标定问题,提出了一种应用预测卡尔曼滤波算法的KBR系统在轨标定算法。首先,以磁力矩器和姿态控制喷气发动机为执行部件,对一颗卫星施加一定的组合力矩,使其绕另一颗卫星进行周期性姿态机动;然后,将星敏感器数据代入预测卡尔曼滤波算法中估计出卫星姿态;最后,根据KBR系统观测值与卫星姿态角之间的关系,利用扩展卡尔曼滤波算法估计出KBR系统相位中心的位置。数值仿真结果表明:KBR系统相位中心可以被实时估计,当存在较大的卫星姿态动力学模型误差时,KBR系统相位中心的标定误差仍在0.3mrad以内,证明此算法估计精度较高且鲁棒性强。

卫星重力梯度恢复地球重力场的频谱分析

根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统的基于最小二乘法评估卫星载荷噪声对地球重力场恢复精度的影响而言,本文提出的方法简单、直接,有助于快速设计和确定卫星重力测量计划的有关参数.

《铁路工程北斗卫星导航系统测量技术规程》内容解析

北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统,随着北斗三号系统的建成,BDS开始为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务,包括提供实时动态厘米级、事后静态毫米级定位增强服务,其精度能够在铁路工程领域实现对国外卫星系统的替代。Q/CR 9163—2023《铁路工程北斗卫星导航系统测量技术规程》在全面总结BDS在我国铁路应用实践的基础上,提出基于北斗连续运行基准站网的铁路工程现代精密控制测量体系,明确利用BDS进行控制测量、动态测量、变形监测的技术要求;对规程进行深入解读,分析铁路北斗卫星导航测量的技术背景及研究现状,对标准内容进行深入阐述。研究表明,该规程系统反映BDS在铁路工程测量领域的应用方向,实现铁路工程领域基于卫星定位测量工作的独立自主,为BDS在铁路工程测量领域的应用与推广提供技术支撑。

基于卫星导航测量系统动态实时差分风机塔架位移测量方法

针对风力发电机组塔架塔顶位移大造成机组运行过程中载荷过大的问题,研究了基于惯量导航测量系统的相位差分定位的测量方法。传统的现场观测测量存在步骤繁杂、无法实时监测的问题,精度较低,提出了构建监测网监测卫星定位系统回传数据,通过位移转换算法实现机组塔架的实时监测。建立了塔杆变形模型,先计算出机组的塔顶的中心经纬度坐标以及航向偏置角,后根据所测信息以及机组标定信息,将其在线实时转化为机组塔顶整体位移、相对于机舱位置前后方向以及左右方向的塔顶位移。通过实验测出塔架位移估算载荷与载荷传感器的弯矩载荷换算位移后进行对比,证明该方法有效提高了塔架位移的测量精度以及形变监测的实时性。

试论北斗卫星导航定位系统在大地测量工程中的运用

北斗卫星导航定位系统与GPS、GIS、RS等技术进行联合应用,在我国国土资源测绘管理中发挥了越来越重要的作用。在大地测量工程中对北斗卫星导航定位系统进行优化应用,可以实现地基测量、土地利用动态监测、工程测量工作的高效性开展。且该技术的应用成为国家综合实力的关键指标之一,在各个领域行业发展重要作用。文章主要对北斗卫星导航定位系统在大地测量工程中的运用效果进行分析,从而进一步提高大地测量工作水平,充分发挥北斗卫星导航定位系统的功能作用。

高精度卫星导航系统在工程测绘中的实时定位与测量技术研究

由于工程测绘要求的精度快速提升,实时定位和测量已成为工程测绘领域关注的焦点。本研究针对高精度卫星导航系统在工程测绘中的实时定位与测量技术展开深入研究,主要围绕高精度导航系统的建立、定位与测量效果验证和优化等方面进行。首先,利用多星座合成导航系统建立高精度卫星导航定位模型,实现了高精度的实时定位算法。其次,通过密集地面接收站网络,利用实时改正信息,实现了测量误差的实时获取和矫正,有效提高了测量精度。据测量结果分析,相比于传统测绘设备,高精度卫星导航设备在工程测绘中的实时定位与测量精度显著优于传统设备,实时定位精度可达到厘米级别,解决了工程测绘领域长期存在的精度问题。搜索算法的优化将进一步提高定位与测量精度。本研究对于工程测绘领域实时精确测绘问题具有重要的理论和实际应用价值。

北斗卫星导航系统与GPS互备授时的分布式相量测量单元

我国自主开发的北斗卫星导航系统为同步相量测量的时钟源提供了一种新的选择。文章从卫星信号覆盖范围、用户容限、授时脉冲的同步性能等方面分析了将北斗授时应用于我国电力系统广域同步相量测量的可行性。使用北斗和GPS授时的同步相量测量的对比试验结果验证了北斗授时的有效性。在此基础上还研制了北斗与GPS互备授时的分布式相量测量单元。

基于地磁与卫星组合的高旋弹丸滚转角高频测量及系统误差计算研究

为了研究地磁与卫星组合测量的系统误差并提高其测量频率,利用高旋弹丸的飞行特性,建立了基于小攻角及单轴旋转假设的弹丸滚转角及其角速率的高频测量方法,并推导了其滚转角及其角速率计算的系统误差方程。通过建立以俯仰角为变量的仿真模型,完成了组合测量系统在全域范围内实时变化的系统误差计算。经6自由度(DOF)外弹道仿真验证,在排除弹轴与地磁矢量的较小夹角区域后,其整体滚转角误差小于±5°,角速率误差小于±5°/s.在中小射角发射条件下,地磁与卫星组合的滚转角计算方法能够满足高旋弹丸的高频高精度的滚转角测量。

利用卫星时间作基准的电力系统同步相量测量

本文首先对同步相量测量的思想进行阐述，然后给出一种新的同步相量测量方案。该方案将基于ＧＰＳ时间信息的时钟同步技术与离散付氏变换算法相结合，能在统一参考基准下实时测量电力系统各节点的电压电流相量．文章对该方案涉及到的算法、同步采样技术、硬件构成以及可行性等进行了详细描述。

北斗卫星导航系统测量误差指标体系

围绕北斗卫星导航系统中的伪距测量误差,全面分析系统的测量原理,提出系统误差指标体系的构建流程,构建基于误差层次分解方法的北斗卫星导航系统测量误差指标体系,指标体系由1个系统层指标、3个准则层指标、11个要素层指标和36个基础指标等51个指标组成。同时,结合实例,从卫星下行链路的绝对时延的测试需求,引出了绝对时延的测试问题,定义星载导航任务处理单元对外1PPS信号的输出口作为卫星的时间零点,给出需要测试的绝对时延的路径组成。根据目前系统的实际情况,通过每一部分的测试误差,求出整个绝对时延的测量误差精度。

基于卫星通用电模拟器开发平台的目标测量系统电模拟器研制

应用基于PXI总线测试系统的卫星通用电模拟器开发平台,对某型卫星地面电联试系统中的目标测量系统电模拟器进行了研制。通过对该卫星通用电模拟器开发平台的硬件配置和实时应用软件开发等关键技术研究,完成了目标测量系统电模拟器的开发,并将其成功应用于某型卫星地面电联试系统中。与独立硬件电路设计和应用软件开发的传统电模拟器开发方式相比较,基于该卫星通用电模拟器开发平台的目标测量系统电模拟器开发具有开发效率高、系统性能稳定、应用软件修改和升级方便等特点,并且还可以实现各种复杂功能。通过对目标测量系统电模拟器的研制,证明了该通用卫星电模拟器开发平台工程应用的可行性和有效性。同时作为一种新的开发方式,可将其应用于卫星地面电联试系统中其他类型电模拟器的开发。