GPS在航空重力测量中的应用

概述航空重力测量对载体位置，速度和加速度速度的精度要求，讨论GPS成动加速度的原理和方法；基于航空重力测量实测数据，分析GPS高程，速度和加速度的确定精度。     

精密单点确定航空重力载体运动速度和加速度

载体运动速度和加速度的精确确定是航空重力中的关键问题之一。基于IGS发布的精密轨道和钟差产品,并对各种相关误差精确模型化,利用载波相位直接法计算速度和加速度。在静态条件下,水平方向的速度精度优于1.5 mm/s,加速度精度优于2.0 mm/s2;垂直方向的速度精度约为2.0 mm/s,加速度精度约为2.5 mm/s2。在动态条件下,与多参考站载波相位直接法精度相当,并且计算效率和解算成功率更高。结果表明了本文方法在航空重力中的有效性。     

开采速度与地表动态下沉速度及加速度的关系模型研究

基于改进的Knothe时间函数模型与概率积分法建立了在半无限开采条件下与开采速度有关的地表动态下沉预计模型,并利用Matlab软件绘制出对应的关系曲线,分析了开采速度对地表动态下沉速度与加速度的影响,得出了一味提高开采速度并不能降低地表下沉速度,而应根据工作面的实际情况进行合理预计来确定最佳开采速度的结论。     

基于 Collocation 积分的 GPS 轨道仿真

在对G PS仿真的理论实施基础上,为方便求取卫星任意历元的位置、速度、加速度和加加速度,介绍了轨道仿真中涉及的摄动力模型,详细讨论了轨道仿真中初值的确定及轨道外推的方法,选用Collocation积分方法实现了轨道仿真,利用附加确定性参数的方法提高了模型精度,满足了1米精度的定轨要求。     

航空重力测量中垂直加速度确定方法的比较

垂直加速度是航空重力测量的重要改正项之一.文中概述了利用GPS确定加速度的基本方法,从理论上分析了GPS确定垂直加速度的精度,并利用航空重力测量实测数据,比较分析了惯常使用的3种垂直加速度确定方法,得出了若干初步结论.     

导航卫星速度和加速度的计算方法及精度分析

导航卫星自身的速度和加速度的计算是利用GNSS解算用户速度和加速度的前提和关键,其计算精度也直接影响解算结果。系统分析和总结了基于广播星历和精密星历的导航卫星速度和加速度的计算方法,包括：(1)基于广播星历的公式法;(2)基于导航卫星位置序列的数值差分法;(3)基于导航卫星位置序列的解析差分法。首先在基于广播星历的公式法中,推导了Kepler根数型、GEO型、位置-速度型等三类广播星历计算卫星速度和加速度的解析计算公式,通过比较表明：(1)广播星历解析公式总体计算精度较低;(2)位置-速度型广播星历的加速度计算精度高,而Kepler型广播星历的速度计算精度高;(3)高轨道卫星的速度、加速度计算精度优于中轨卫星。进一步分析了基于精密星历的数值差分法和解析差分法的卫星速度和加速度的计算方法,两种方法的比较研究表明,解析差分法虽然在计算效率上具有优势,但利用短期位置序列建立的解析模型难以表达卫星的真实轨道特征,导致计算的卫星速度较数值差分法低,但两者的加速度计算精度相当。最后通过来自于连续运行参考系统(Continues Operational Reference System, CORS)站点上的实测数据对上述各方法的计算精度进行了评估和比较,表明数值差分法具有最高的速度和加速度计算精度,在高精度应用中应尽量采用。     

航空重力测量中垂直加速度确定方法的比较

垂直加速度是航空重力测量的重要改正项之一。文中概述了利用GPS确定加速度的基本方法，从理论上分析了GPS确定垂直加速度的精度，并利用航空重力测量实测数据，比较分析了惯常使用的3种垂直加速度确定方法．得出了若干初步结论。     

立体测图仪伺服系统动态特性分析

本文从立体测图的观点对航测仪器中的伺服系统动态特性进行了分析。根据描绘等高线的速度，以及像片框和绘图笔架的负载惯量，提出了伺服电机应满足的速度，加速度和最大转矩特性。根据立体测图要求对系统（伺服系统，下同）反馈、时间延迟进行了分析，给出了确定系统参数和选择伺服电机的公式。     

航空重力测量中加速度的确定

垂直加速度的精确确定是航空重力测量中的关键问题之一。本文讨论了利用GPS相位加速度确定运动载体加速度的基本原理，估计了这一方法可以达到的精度，为检验该方法的可靠性和实用性，我们做了模拟实验，数据来源于一次车载GPS测量试验。数据处理中使用了自行研制的VAES软件。数据处理结果表明，该方法确定的载体加速度，其精度可以达到1－2mGal。     

航测仪器电传动系统最佳减速比的确定

在航测仪器中电传动系统的主要要求有两点,①具有精确的传动精度;②具有快速的跟随速度。本文论述了选择最佳减速比的两种方法,以满足上述要求。即根据最小稳态误差和根据取得最大加速度的要求确定最佳减速比。文中给出了计算减速比的公式。     

利用GPS和数字滤波技术确定航空重力测量中的垂直加速度

航空重力测量数据主要含有两类扰动加速度,一是可用解析式表示的有规则影响,如厄特弗斯改正,另一类是与载体非规则运动有关的非规则影响,主要指垂直扰动加速度.通常有规则影响能精确求出,困难在于精确确定非规则的垂直加速度.目前常用GPS和数字滤波技术相结合来确定垂直加速度.本文概述了这种方法的基本原理,讨论了航空重力测量中有限冲激响应(FIR)低通滤波器设计参数的确定,并设计了实用的FIR低通滤波器,实测数据计算结果表明,利用该滤波器确定垂直加速度的精度为±1×10-5～2×10-5 m/s2.     

航空重力测量的偏心改正

导出了航空重力测量偏心改正的实用计算公式 ,利用某航空重力测量实测数据 ,计算了位置、速度和加速度的偏心改正 ,并对垂直加速度、厄特弗斯改正、水平加速度改正和空间改正的偏心影响进行了详细分析 ,讨论了偏心改正对偏心距、姿态角的测定精度要求。     

航空重力测量中垂直扰动加速度误差模型的建立与分析

根据GPS确定垂直扰动加速度的误差特性,建立了合适的垂直扰动加速度的误差模型。通过对计算结果的分析,提出了航空重力测量中,在重力通频带内,垂直扰动加速度误差可当作一种有色噪声来处理的新观点。并且根据误差模型,给出了滤波截止频率的相应取值以及GPS定位精度指标。     

基于加速度数据的GPS定轨

未来的空间重力任务都会配备一台或者更多的加速度计。为了合理使用这些观测值,在数据处理之前加速度应对测量予以校正。本文中用加速度数据替代大气阻力和光压等非万有引力模型进行GPS精密定轨中。文中仍然使用经验加速度数据以弥补保守力模型的缺陷,并用经在轨校正的加速度观测值验证利用力模型确定的加速度。沿轨方向的符合程度较好。在太阳活动的高峰期,加入加速度数据的优势是非常明显的。模型化的加速度和经验加速度不能提供在此期间观测数据的高频扰动。处理了GRACE和CHAMP的长期观测数据。GRACE的平均轨道与高质量的JPL参考轨道在几厘米的程度上是符合的,比使用力模型的结果好,利用SLR的残差分析也可以得出这一结论。使用这种技术确定的每天的校正因子有微小的变化。估计过程中不包括经验加速度时,径向和法向的校正因子离散程度较大,轨道符合在分米级水平。     

航空重力数据的预滤波处理

通过对厄特弗斯改正和水平加速度改正的对比分析,讨论了航空重力测量中水平加速度的预滤波处理;在理论上分析了模型计算过程中各分量的频谱变化,提出了基于减震系统确定预滤波尺度的方法.所得到的结果与根据平台倾角频谱特性确定的尺度是相当的.实测数据计算表明,精确确定航空重力数据预滤波的尺度能够进一步提高数据处理的精度.     

一种用于计算卫星速度及加速度的实用数值微分公式

卫星重力数据处理中，通常由卫星星历观测值或星历扰动量计算卫星的加速度或加速度的扰动量，本文根据牛顿插值公式，导出了由n个点的卫星星历计算卫星速度及加速度的实用数值微分公式，文章还给出了N阶数值微分通用公式，通过模拟计算，对本文给出的公式进行了验证，并得出了一些有益的结论。     

航空矢量重力测量误差模型的建立及初步分析

航空矢量重力测量的目的是确定沿飞行轨迹的整个重力扰动矢量。基于ＩＮＳ／ＧＰＳ的矢量重力测量,重力扰动矢量确定精度直接受ＩＮＳ测量误差和ＧＰＳ观测误差的影响。ＩＮＳ测量误差主要包括姿态测量误差和加速度计误差。影响ＧＰＳ导出加速度精度的主要误差是多路径效应和测量噪声。本文建立了航空矢量重力测量的基本误差模型,据此,对上述各项误差的成因,性质及消除措施作了初步探讨,其中重点分析了ＧＰＳ确定加速度的误差模     

利用 GEO 卫星进行转发式授时的性能分析

利用GEO卫星进行转发式授时的原理,将监测得到的授时偏差结果与卫星广播的星历信息进行比对分析,对卫星的解算星历和广播星历进行分析,分析结果说明：当卫星运动到赤道上方时,z方向的运动加速度最小,速度最大,星历预报误差最大,卫星径向距离偏差最大,此时授时偏差最大;卫星从赤道上方运动到南北两端过程中,z方向的运动加速度逐渐增大,速度逐渐减小,星历预报误差逐渐变小,卫星运动到南北两端时,z方向的运动加速度最大,速度最小,星历预报误差最小,卫星径向距离偏差最小,此时授时偏差最小。     

地球重力场、重力、重力梯度在三维直角坐标系中的表达式

现代卫星重力测量主要利用星载GPS接收机、加速度计、星载测距仪等来确定重力卫星的轨道 ,削弱非保守力的干扰 ,由此根据卫星的位置、速度及其变率来确定地球重力场。而上述GPS等星载仪器所提供的数据 ,包括卫星轨道坐标及其速率、扰动加速度、星间距离及其变率 ,都是以三维直角坐标 (x ,y ,z)的形式表示的 ,因此 ,地球重力场、重力和重力梯度在三维直角坐标系中的表达式在卫星重力解算中具有实际意义     

卫星双向共视法时间比对计算模型及其精度评估

时间同步技术是卫星导航定位系统设计的关键技术之一。根据卫星双向共视法时间比对的基本原理，详细推导了该时间同步方法在地心惯性系中精确到卫星和地面站速度的二次幂以及加速度的一次幂的计算模型，并以GEO卫星和GPS卫星为例，分析了该计算模型中的距离改正项时延对地面站间相对钟差的影响量级。结果表明：对于GEO卫星、GPS卫星与地面站之间的比对，当要求 的计算精度时，距离改正项时延只需要考虑到卫星速度项、地面站速度项的影响；当要求 的计算精度时，还需要考虑到卫星速度二次幂项、卫星加速度项、地面站与卫星相对钟差对卫星速度项、地面站间相对钟差对地面站速度项的影响。