动基座重力梯度勘探是重力场勘探的最先进技术之一,它能高效率、高空间分辨率、高精度获取地球局部重力场信息。重力梯度数据被广泛应用于地球重力场建模、地质结构分析、资源勘探、无源导航等领域,具有重要的民用、国防、科研价值。本文围绕旋转加速度计重力梯度仪建模、标定、误差补偿和信号处理开展深入研究,其主要研究内容与研究成果如下:针对旋转加速度计重力梯度仪运动误差传递问题,基于旋转加速度计重力梯度仪的结构、原理,综合考虑加速度计安装误差(安装位置误差和输入轴失准误差)、加速度计线性标度系数不匹配、加速度计二阶非线性误差系数、加速度计电路增益不匹配,建立三个旋转加速度计重力梯度仪模型:旋转加速度计重力梯度仪数值模型,解析模型,简化的解析模型;解析模型,是信号处理、误差补偿、标定、故障诊断等技术的理论基础;数值模型可验证研究技术方案,辅助重力梯度仪研发。针对旋转加速度计重力梯度仪带宽内性能测试及万有引力梯度信号提取问题,研究了多频率万有引力梯度激励信号产生、积分幅值解调器建模、设计满足重力梯度仪性能指标(勘探速度、空间分辨率、空间截止频率、时域带宽)的万有引力梯度信号提取模块。根据环境物体位置与重力梯度仪姿态的关系,建立重力梯度仪自梯度模型,给出自梯度模型参数的标定方法;勘探中或勘探后的校正中,根据重力梯度仪的姿态,计算出自梯度,进行自梯度补偿。提出一种利用稳定平台牵连重力梯度仪旋转产生离心梯度标定重力梯度仪标度系数的方法;量化了离心梯度检测精度与陀螺噪声系数间的关系,有助于选择合适的陀螺用于离心梯度的检测和补偿。基于旋转加速度计重力梯度仪解析模型,提出一种重力梯度仪在线误差补偿方法。一方面,通过调节加速度计标度系数、安装角直接减小重力梯度仪误差传递系数,另一方面,检测重力梯度仪的运动参数,反馈微调误差传递系数,产生误差补偿信号,补偿重力梯度仪的各项误差。基于重力梯度仪解析模型,提出一种事后运动误差补偿方法。利用线性回归,估计重力梯度仪标度系数及运动误差传递系数,计算重力梯度仪输出中的运动误差并进行补偿。该方法能够从低信噪比的重力梯度仪输出中,剔除运动误差,提取万有引力梯度信号。