重力场匹配导航的全张量重力梯度基准图模拟

针对目前重力场匹配导航研究的需要,提出了一种计算机模拟全张量重力梯度基准图的方法,可利用地形高程数据模拟计算局部地区的重力梯度数字地图。该方法从扰动重力梯度的原理出发,分析了地形起伏对重力梯度场的影响,并提出以立方体为地形单元模型,积分计算测量点附近的地形对测量点重力梯度各个分量值的扰动影响。在此基础上模拟格网式测量,从而得到较高分辨率的全张量重力梯度数字地图。仿真实验表明,这种方法计算所得的重力梯度基准图可以精确到10-2～10-1E,相对误差为8.27%,并且存在大量的细节纹理,有着较好的导航应用前景。与实测数据的对比分析说明,所得的重力梯度基准图基本符合实测数据的特性,所提出的方法可以作为一种有效的全张量重力梯度基准图模拟的方法。

基于重力异常分析的重力梯度图制备方法

针对水下自主导航中重力场匹配导航的需要,提出了一种基于重力异常分析的制备全张量重力梯度图的方法.分析了实际测量中引起重力异常的各种因素,并提出以全球重力场模型推算地下剩余质量和测点纬度引起的重力异常,加上用数字高程模型推算地形起伏及布格板引起的重力异常,在此基础上制备较高分辨率的局部全张量重力梯度数字地图.仿真实验及与实测数据的对比分析表明,所得全张量重力梯度基准图的特性与实测数据基本符合.与其他方法的对比发现,该方法是一种更准确有效的制备全张量重力梯度基准图的方法,所制备的重力梯度图更符合实测数据的特性.

引入地壳均衡模型的重力梯度图的制备方法

针对目前世界范围内实测重力梯度数据匮乏的现状,文章在原有通过地形制备重力梯度基准图的方法之上,引入了目前两种主流地壳均衡模型:普拉特模型、艾里模型,旨在进一步完善重力梯度基准图的制备.因为充分考虑了地壳密度及厚度的不均匀,所以使得制图更加精确.由于缺乏实测重力梯度数据.因此文章决定通过与实测重力数据比对来验证方法的可行性.实验表明,引入地壳均衡模型制备的重力图与实测数据更加一致,其中,引入普拉特模型后的制图精度要比引入艾里模型的高;另外通过比对实验地区的地壳厚度可知,若在已知地形数据的前提下,通过比较引入普拉特模型制备的局部地区重力异常图与实测重力图,可初步快速准确的估计出该地区的平均地壳厚度.

利用地形数据计算重力梯度张量的直接积分法

为了获取重力梯度中的高频信息，基于DEM数字高程数据，利用直接积分法建模计算重力梯度张量，并与利用棱柱法建模的计算结果进行对比；建立了与DEM数据相同分辨率的重力梯度图，与已知的重力梯度图进行比较。结果表明：基于地形数据利用直接积分法建模解算重力梯度全张量与利用棱柱法解算具有相当的精度，但前者解算速度更快且它的平均相对误差百分比为4．16％；建立的重力梯度图与实测重力梯度图具有相同的变化趋势和特征，符合实际情况。在重力梯度测量相对落后和重力资料欠缺的情况下，利用地形数据计算重力梯度以获取高频信息是可行的。因此，在一定的精度要求下，直接积分法可以作为一种有效计算重力梯度张量高频信息的方法。

水下惯性/重力梯度匹配导航综述

水下惯性/重力梯度匹配导航是提高自主水下潜航器导航精度的重要手段。为深入了解水下惯性/重力梯度匹配导航技术的发展现状,综述了重力梯度仪等技术的研究进展,详细分析了惯性/重力梯度匹配导航的基准图构建、适配区选取、匹配算法以及综合校正等关键技术的难点与研究现状,总结了此领域的研究重点。预测了惯性/重力梯度匹配导航技术的发展趋势,指明了技术的耦合性、智能化及实用性是水下惯性/重力梯度匹配导航的重要研究思路,为水下自主导航技术的发展提供参考。