航空重力测量在快速获取地球重力场中高频信息方面具有无法替代的作用。随着我国航空标量测量系统CHAGS的成功研制及投入生产,航空矢量重力测量系统的研究提上议事同程。对于三维重力场信息的获取,国外已有成功的试验和实测,而我国起步较晚,在此领域还有一定差距,为此必须加紧对重力矢量测量技术的研究。本文主要工作如下: 根据地球重力场模型导出了重力矢量的全球平均功率谱表达式,估算其频谱分布和能量分布,对航空重力测量的设计有一定的指导意义。 根据牛顿第二运动定律,详细导出了矢量重力测量的数学模型,介绍了用捷联惯导系统和卫星定位系统测量重力矢量的基本方法。 讨论了组成矢量测量系统的两个子系统:捷联惯性系统和卫星定位系统。根据重力矢量测量的误差方程,详细分析了主要误差源对测量精度的影响,得出SINS误差主要影响重力矢量的低频部分,而GPS误差主要影响高频部分的结论。根据误差的频谱特性,分析了航空矢量测量系统的分辨率,得出了一些对实测飞行有用的结论。 用卡尔曼滤波器减弱陀螺漂移误差对扰动重力的累积影响,介绍了目前常用的两种方法:基于位置更新的滤波和基于加速度更新的滤波。并用模拟数据进行了试算。 论述了重力矢量在确定地球重力场方面的作用,包括重力矢量的向下延拓和局部大地水准面的确定。