航空重力测量系统自由空气重力异常的解算

论文摘要

地球重力场在大地测量学、地球物理学、地球动力学、海洋学和空间科学、国防建设等学科与领域中,占有相当重要的地位。因此,研究和探索用于获取地球重力信息的重力测量方法,具有十分重要的经济和军事意义。传统地面静态重力测量方法其受地形等客观因素的制约,不仅效率低下,而且有地域限制;海洋重力测量仍然没有解决静态重力测量效率不高的问题;卫星重力测量技术只能测定地球重力场的中长波分量。航空重力测量较之地面重力测量,在人力,物力、作业便利等方面都具有优越性,是卫星重力测量和地面重力测量的有效补充方法。目前,国内航空重力测量系统硬件和软件严重滞后。为早日结束这种状态,最终达到独立研发航空重力测量系统和独立处理航空重力测量数据的目的,本文对航空重力测量系统的硬件设备、测量过程、测量数据、重力解算原理进行了全面的分析研究,研制了航空重力测量系统的C语言程序重力解算软件,研究了该软件在实际解算应用中的技术方法,且为此研究的进一步发展提出了明确思路设想。本文的主要研究工作如下:1.对航空重力测量系统的硬件设备及其测量的数据文件系统进行分析,明确了航空重力测量系统的重力解算所需的的数据文件和它的硬件来源。航空重力测量系统硬件通常应当包括如下三个部分:用于测量比力的加速度计、使加速度计保持水平的系统INS和测量飞机惯性加速度的定位分系统GPS。航空重力测量的测量数据与测量过程是对应的。2.基本研究得出了航空重力异常解算的有效数学原理,包括数据预处理、基本校正和以卡尔曼滤波完成的垂直加速度校正。3.依照研究得出的原理编写了解算软件的数值计算C语言程序。4.做了大量解算实验,用得到的结果研究了该软件在实际解算应用中的技术方法。5.为此研究在理论和应用的进一步发展提出了明确思路设想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景和意义——航空重力测量的历史和现状
• 1.2 研究内容
• 1.3 研究成果
• 第2章 航重解算原理
• 2.1 航空重力解算的基本原理
• 2.1.1 航空重力测量的基本原理
• 2.1.2 飞行测线上的自由空气重力异常
• 2.2 航空重力测量系统
• 2.2.1 测量仪器
• 2.2.2 测量过程
• 2.2.3 测量数据及其预处理
• 2.3 GT-1A 的硬件仪器设备的测量方程
• 2.3.1 GPS
• 2.3.2 INS
• 2.3.3 加速度计
• 2.3.4 重力仪
• 2.4 重力正常场校正和厄缶校正
• 2.4.1 重力正常场校正
• 2.4.2 厄缶校正
• 2.4.3 重力正常场的基点校正
• 2.5 建立连续型卡尔曼滤波的数学模型
• 2.6 卡尔曼滤波
• 2.6.1 连续模型的离散化
• 2.6.2 离散卡尔曼滤波
• 2.6.3 卡尔曼平滑
• 第3章 程序解算流程
• 3.1 航空重力解算的程序解算流程
• 3.1.1 读入输入参数
• 3.1.2 数据预处理
• 3.1.3 参与解算的输入测量数据
• 3.1.4 基本校正
• 3.1.5 卡尔曼滤波——垂直加速度校正
• 3.2 程序模块功能
• 3.3 程序流程图
• 3.4 解算结果图
• 3.5 IO 与V1
• 第4章 解算实验
• 4.1 不失真的插值频率
• 4.2 分线处理和总体处理
• 4.3 卡尔曼滤波的参数给定
• 4.3.1 系统噪声
• 4.3.2 测量噪声
• 4.3.3 滤波初值
• 第5章 进一步研究的思路设想
• 5.1 理论的盲区
• 5.1.1 卡尔曼滤波参数的给定方法仍然不明
• 5.1.2 卡尔曼滤波数学模型设计是否合理
• 5.2 程序的缺陷
• 致谢
• 参考文献