卫星重力梯度观测数据L1级构建方法

作者：吴云龙; 郭泽华; 肖云^*; 马林

来源：地球物理学报, 2021, 64(12): 4437-4448.

• 卫星重力梯度
• 预处理
• 星敏感器
• 角速度重建
• 重力梯度数据构建

高精度重力梯度观测数据L1级构建的系统方法是推进我国自主重力卫星任务重要的基础数据处理技术.本文以GOCE卫星L1级数据预处理技术和关键载荷原始数据为参考,面向我国发展的梯度测量卫星的任务需要,系统研究并初步实现了卫星重力梯度观测数据L1级构建方法,主要包括加速度计电压数据转换、多星敏感器联合姿态数据的角速度重建、卫星重力梯度分量构建等技术内容.计算结果表明,加速度计超灵敏轴精度为10-10～10-11m·s-2·Hz-1/2,达到重力梯度仪设计精度要求;多星敏感器联合解算最佳姿态角速度wy、wz在10～100 mHz内精度约提升1个量级,其精度约达到10-5 rad·s-1·Hz-1/2量级,能够有效抑制低精度角速度分量在坐标系转换中导致的噪声传播;基于维纳滤波方法恢复的角速度在5～100 mHz频段内的平方根功率谱密度提升了(5.21～6.56)×10-11 rad·s-1·Hz-1/2,显示了基于高精度角速度解算重力梯度分量的必要性;构建重力梯度各分量计算值与全球重力场和海洋环流探测器(GOCE)官方公布的重力梯度分量精度相当,其梯度张量的迹在20～100 mHz频段范围内约为10 mE·Hz-1/2,验证了本文构建方法的有效性.研究工作可为下一步我国推进实施民用重力梯度测量卫星任务提供自主的原始数据处理技术支撑与储备.

• 单位
  西安测绘研究所; 中国地震局地震研究所; 航天东方红卫星有限公司; 防灾科技学院