论文部分内容阅读
重力场作为地球的基本物理场,是地球物质分布与内部复杂运动的综合反应。高精度高分辨率的地球重力场模型及其时变信息是地球相关科学特别是大地测量学、地球物理学、地球动力学、海洋学等学科研究中必要的信息源,具有重要的科学研究意义。同解法又称一步法,较传统的两步法理论模型更加严密,方法更严谨,相应的估计参数精度也更高,是解算地球重力场模型的重要方法。本文利用GRACE卫星实测飞行任务数据,进行了同解法实验,得到了 GRACE卫星的精密轨道、地球重力场模型、加速度计校准系数等参数。在一定程度上,提高了轨道精度;60阶次的地球重力场模型,与国际上几种重要的重力模型进行比较,精度较好;分析了点火脉冲对加速度计校准的影响。同时,本文也对星载GPS数据精密自动化预处理和非差运动学精密定轨进行了研究,与JPL发布的事后精密轨道比较,轨道可以达到同等精度。本文的主要内容包括:(1)介绍了高精度高分辨率的地球重力场模型对地球相关学科的重要意义,综述了国内外星载GPS精密定轨和地球重力场解算的研究现状,重点介绍了国内外同解法研究的现状、进展和此方法的优势所在,并指出本文研究工作的思路。(2)详细介绍了卫星精密定轨与地球重力场确定的同解法的基本数学模型和原理、方法。(3)对星载GPS定轨的误差改正和数据自动化预处理进行了介绍,利用实测数据,对GRACE卫星进行非差运动学精密定轨。与JPL发布的轨道比较,GRACEA卫星在R、T、N方向的精度分别为3.01cm、2.76cm、2.43cm,GRACEB卫星在R、T、N方向的精度分别为2.95cm、2.56cm、2.65cm,表明本文的定轨结果与JPL的轨道精度基本一致,说明了本文的定轨策略和数据预处理效果是很好的。与本文解算的简化动力学轨道比较,GRACEA卫星在R、T、N三个方向的精度分别为2.40cm、1.90cm、1.70cm,GRACEA卫星在R、T、N三个方向的精度分别为2.60cm、2.00cm、2.00cm,其统计精度要更高,说明了非差运动学轨道与简化动力学轨道一致性较好,采用的定轨参数配置和策略是合理的。分三种情况分析了钟差间隔及数据采样率的设置对定轨的影响,结果表明,几种处理策略对定轨影响在mm级,5CLK10S方案充分利用了星载数据,统计精度有零点几毫米的提高。(4)利用实测的GRACE卫星跟踪数据,进行了同解法实验,得到了 GRACE卫星的精密轨道、加速度计校准参数、地球重力场模型系数等。与JPL轨道比较表明,其定轨精度与JPL相当,最大值最小值较小,轨道差值相对平滑,但由于两种定轨力模型配置不同,在R方向出现了 1cm左右的系统偏差;分析了点火脉冲对加速度计校准的影响,结果表明在GRACE加速度计校准过程中有必要先将点火数据剔除,削弱高频信号带来的误差;最后,同解法地球重力场模型与国际上几个重要的模型进行了对比,60阶的同解法地球重力场模型(SSM)累积大地水准面误差在10-3m量级。