“星載加速度計數(shù)據(jù)標校方法”獲發(fā)明

近日，由中科院測量與地球物理研究所鄭偉副研究員和許厚澤院士等共同發(fā)明的“基于雙星相鄰能量差分原理的星載加速度計數(shù)據(jù)標校方法”獲國家發(fā)明*，201110130445.8。

　　21世紀是人類利用衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星（SST）和衛(wèi)星重力梯度（SGG）技術提升對“數(shù)字地球”認知能力的新紀元。重力衛(wèi)星CHAMP、GRACE和 GOCE的相繼成功發(fā)射昭示著人類將迎來一個的高精度衛(wèi)星重力探測技術時代。無論是由衛(wèi)星軌道攝動技術反演地球重力場，還是基于地球重力場反演技術精化衛(wèi)星軌道，非保守攝動力（如大氣阻力、太陽光壓、地球輻射壓、軌道高度和姿態(tài)控制力等）從衛(wèi)星合外力中的扣除歷來是大地測量學、地球物理學、空間科學等交叉研究領域關注的熱點問題和關鍵技術。過去，通過建立非保守攝動加速度模型，測量分辨率僅為10-7 m/s2，但隨著本世紀相關學科的快速發(fā)展以及對反演高精度和高空間分辨率地球重力場的迫切要求，低精度的非保守攝動加速度模型已無法滿足現(xiàn)階段科學應用、工業(yè)技術、國民經(jīng)濟等領域的需求;當前，新一代重力衛(wèi)星攜帶的高精度星載加速度計可扣除作用于衛(wèi)星的非保守攝動加速度的影響。

　　星載加速度計非保守力數(shù)據(jù)僅在特定頻帶寬度內(nèi)測量精度較高，而測量頻帶寬度外系統(tǒng)誤差較大。由于衛(wèi)星觀測方程中的耗散能差分表現(xiàn)為積分形式，因此導致了觀測方程存在能量差漂移。雖然可使用統(tǒng)一的尺度因子標校參數(shù)和以簡化儒略日為變量的偏差因子計算公式，但由于加速度計的尺度、偏差等系統(tǒng)誤差是隨時間變化的，因此統(tǒng)一標校參數(shù)僅是總體非保守力數(shù)據(jù)標校的平均值，不能正確反映每天加速度計系統(tǒng)偏差的實際變化。由于地球重力場反演精度敏感于加速度計的系統(tǒng)誤差，因此反演高精度和高空間分辨率地球重力場的關鍵是解決星載加速度計非保守力數(shù)據(jù)帶來的系統(tǒng)誤差問題。

　　該發(fā)明涉及衛(wèi)星大地測量學、地球物理學、空間科學等交叉技術領域的一種基于新型雙星相鄰能量差分原理的星載加速度計非保守力數(shù)據(jù)標校的方法，在建立無參考擾動位的雙星擾動位差觀測方程的基礎上，利用重力場模型的先驗信息，并基于相鄰能量差分原理建立了新型相鄰能量差分觀測方程，擬合出標校參數(shù)的尺度因子和偏差因子，實現(xiàn)對星載加速度計非保守力數(shù)據(jù)的標校。

　　該方法標校精度高，同時適用于單星和雙星加速度計數(shù)據(jù)的快速標校，能有效提高地球重力場反演精度。