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。     

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。     

滤波器的截止频率对航空重力测量精度的影响

简要介绍了航空重力测量中滤波器截止频率频率和测量成果精度的关系,结合2012年某地区的实际测量数据分析了滤波器不同的截止频率对航空重力测量的精度的影响。实际数据验证表明,在飞机速度平均为200km/h时,滤波器截止频率为0.007的内符合精度可以达到±6.9978mGal,其精度符合规范要求,表明在航空重力测量的计算中,根据飞机的实际速度确定合适的滤波器截止频率进行滤波,可以有效提高测量的精度。     

航空重力测量对飞机定位数据的精度要求

差分动态ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）定位系统的发展给航空重力测量的研究活动注入了新的活力。本文依据我国目前航空重力测量的总体技术指标，讨论了航空重力测量对ＧＰＳ数据的精度要求，并与目前ＧＰＳ所能达到的精度作了比较，结果表明：ＧＰＳ已能基本满足航空重力测量所需的精度要求，但为精确确定垂直扰动加速度必须结合应用高质量的数字滤波器。     

海空重力测量数据处理关键技术研究

正海空重力测量是以舰船或飞机为载体,应用重力仪(或加速度计)测定海面或近地空中重力加速度的重力测量方法,是目前获取地球重力场中高频信息的两种主要技术手段。本文主要围绕海空重力测量运动载体精密定位、动态环境效应改正、数据滤波、误差分析处理与精度评估、航空重力数据向下延拓及多源数据融合处理等关键技术,开展分析论证、技术攻关和试验验证。论文的主要工作及创新如下:(1)研究了海空重力测量观测模型,完善了航空重力     

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.     

航空重力测量精度估计

本文从航空标量重力测量的基本数学模型出发，对航空重力测量各测量值及各改正项的精作了估计，重点讨论了利用ＧＰＳ确定垂直加速度的精度问题。     

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。     

航空重力测量副测线间距对测量精度的影响

计算了山区和平坦地区2种不同类型的航空重力测量数据在设置不同副测线间距时对测量精度的影响,计算结果表明:适当放宽副测线间距对航空重力测量精度无明显损失,仍可满足《航空重力测量作业规范》中对航空重力测量的精度要求,结论对航空重力测量作业生产具有一定的参考价值。     

用谱分布法确定航空重力测量数据分辨率

根据重力异常在不同高度上的谱信息分布 ,给出了不同高度测定不同分辨率重力异常时航空重力测量系统应达到的精度 ;从系统误差源综合分析得出 ,当前航空重力测量系统的测量精度约为± 3× 1 0 - 5ms- 2 ;最后给出了航空重力测量系统能可靠地测定分辨率 1 0′、条件较好时分辨率 5′的重力异常的结论。     

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。     

单站GPS确定航空重力测量载体运动加速度的方法与结果分析

飞机运动加速度的测量精度是制约航空重力测量技术发展的主要障碍之一。相较于传统动态差分GPS（differential GPS，DGPS）技术，所提方法采用单站测量模式，无需布设地面基准站。首先通过相位历元间差分解得高精度历元间位移序列，然后结合泰勒一阶中心差分获得载体加速度，重点分析了卫星轨道和卫星钟差对加速度估计的影响，结果表明，不同卫星轨道产品对加速度估计影响较小，而卫星钟差采样率对加速度估计的影响很大。结合中国陕西省境内的GT-2A航空重力测量系统飞行实测数据，利用单站法解算的加速度联合重力和姿态数据解算重力扰动结果与DGPS解算的重力扰动符合较好，当滤波长度为100 s时，两者互差优于1.0 mGal。重力扰动交叉点不符值网平差后，均方根（root mean square，RMS）为1.13 mGal。与地面重力实测值比较的结果表明，所提方法与DGPS方法在精度上基本一致，说明单站法标量航空重力测量是可行的。     

航空重力测量系统试验报告

我国首套航空重力测量系统于2002年研制成功，系统简称为CHAGS，本文介绍了CHAGS的构成及精度指标，着重报告了CHAGS在山西省大同地区试验飞行作业情况，论述了航空重力测量结果的精度评价方法，给出了航空重力测量内部符合精度和外部检核精度。     

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     

航空重力测量在近海区域的精度评估与分析

利用泊松积分法和点质量法对澳大利亚West Arnhem Land区域的航空重力测量数据进行了精度评估,两种方法得到精度结果基本一致,评估结果表明GT-1A测量系统2′分辨率数据的测量精度优于3×10-5 m/s2,5′分辨率数据的测量精度优于2×10-5 m/s2。利用交叉点平差和泊松积分法、点质量法对渤海区域的航空重力测量进行了内部交叉点平差和外部精度评估,结果表明,内部评估精度与外部评估精度存在一定的差异,以外部评估为准则,CHAGS测量系统在渤海区域5′分辨率的航空重力数据精度优于3.5×10-5 m/s2。综合国内外试验情况分析得到,在近海区域,航空重力数据的分辨率和精度受测量仪器的性能而不同,整体上对于5′分辨率数据而言,可以达到或优于3×10-5 m/s2的精度。     

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.     

卫星重力梯度数据重力异常的精度分析

针对GOCE卫星确定的地球重力场模型精度的不确定性,对比分析GOCE位模型与多个不同重力场模型确定的重力异常,并将其分别与船测重力数据、南极航空重力数据、北极重力数据以及美国和中国台湾地面重力数据比较研究。结果表明:GOCE位模型的内符合精度最高,与地面重力观测数据符合最优;与船测以及航空重力测量符合相对较差、精度较低。研究表明,在一定精度前提下,GOCE卫星确定的重力数据可用于无人区,从而提高重力观测数据的覆盖率。     

渤海湾航空重力及其在海域大地水准面精化中的应用

近海航空重力数据在陆海大地水准面统一中起着重要作用。近3年来,利用我国首套航空重力测量系统(CHAGS)完成了渤海湾地区近20万平方千米的5′×5′格网平均重力异常数据的获取。本文首先介绍了渤海湾地区航空重力测量的概况,给出航空重力测量数据的处理要点;然后,详细讨论了航空重力测量的精度评估方法,其中针对该区域的测线布设特点,提出了"重叠格网比较法"以评估格网平均重力异常的内符合精度。结果表明,对于5′的波长分辨率,交叉点重力异常不符值在抗差后的中误差约为1.5 mGal,重叠格网法获得的5′×5′格网平均重力异常的中误差约为1.6 mGal;5′×5′格网重力异常与卫星测高和船测重力的比较精度优于3.0mGal;由航空重力测量获得的1°×1°格网平均重力异常与GOCE卫星重力位模型的计算值相比较,其系统性差异小于0.5 mGal、中误差约为2.7 mGal。利用航空重力数据后,渤海湾区域大地水准面与16个GPS水准点的比较精度由EGM2008模型的约23 cm提高到约12 cm。     

平原地区航空重力测量的精度分析

为检验我国首套航空重力测量系统(CHAGS)在平原地区的测量精度以及验证其在严寒气候条件下的作业性能,2003年11月以国产某新型航测机为载体在我国东北某地区进行试验。概述试验情况,介绍航空重力测量数据处理方法。试验结果表明,CHAGS在严寒气候条件下工作稳定、性能可靠,半波长分辨率为9km时,交叉点重力异常不符值的标准差为2.0mGal,5′×5′格网平均重力异常的外部精度为1.7mGal。     

航空重力测量中GNSS动态定位与测速研究

<正>全球导航卫星系统(GNSS)在航空重力测量领域扮演着重要的角色。论文的主要目标是为航空重力测量发展可靠的GNSS精密动态定位与测速算法及开发相应的GNSS数据分析软件。基于航空重力测量和舰载重力测量项目的实际需求,论文的主要研究内容如下:(1)估计算法研究。根据航空重力测量对GNSS导