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不同指向模式下星载冷原子梯度仪对重力场解算精度的影响
1
作者
穆庆禄
王长青
+4 位作者
闫易浩
钟敏
冯伟
梁磊
朱紫彤
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2528-2545,共18页
冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过...
冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过数值闭环模拟评估了CAI梯度仪在近地指向和惯性指向模式下对重力场观测影响.实验结果表明:在近地指向观测模式下,CAI梯度仪受卫星旋转角速度的影响,重力场解算的精度仅在50阶以内优于GOCE卫星的模拟结果.若当卫星搭载轨道旋转补偿系统时可以有效地减弱卫星旋转对CAI梯度仪的影响,进而提高重力场模型的解算精度.梯度张量主对角线三分量的联合解算精度在全频段内都要优于GOCE卫星相应分量的结果,精度可提高1.5~6倍.在惯性指向观测模式下且仅考虑卫星残余角速度的影响时,CAI梯度仪的解算结果在30阶以后比GOCE卫星所搭载的GRADIO梯度仪的精度低.而在综合考虑卫星残余角速度和卫星轨道面旋转后,解算得到的重力场在100阶以内优于GOCE卫星解算精度.进一步比较两种指向模式下分别基于单轴、双轴和三轴观测的结果可以发现,三轴观测时两种指向模式的解算精度相当,在所有阶次上都要优于GRADIO梯度仪的结果.但基于单轴进行观测时,近地指向模式下V_(zz)分量的精度更高,而对于双轴观测的情况,惯性指向下的组合(V_(xx)+V_(zz)和V_(yy)+V_(zz))解算精度更高.本研究通过对不同指向模式下CAI梯度仪对地观测影响的分析,可为基于CAI梯度仪的新型空间量子-地球重力场测量任务提供相应的参考.
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关键词
地球重力场
GOCE
冷原子梯度仪
近地指向
惯性指向
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职称材料
题名
不同指向模式下星载冷原子梯度仪对重力场解算精度的影响
1
作者
穆庆禄
王长青
闫易浩
钟敏
冯伟
梁磊
朱紫彤
机构
中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
中国科学院大学地球与行星科学学院
马克斯-普朗克引力物理研究所(阿尔伯特-爱因斯坦研究所)和汉诺威莱布尼兹大学引力物理研究所
中山大学测绘科学与技术学院
滁州学院地理信息与旅游学院
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2528-2545,共18页
基金
国家自然科学基金(42061134010,42174103,42027802,42204091)
湖北省自然科学基金计划杰出青年人才项目(2019CFA091)
国家留学基金委资助。
文摘
冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过数值闭环模拟评估了CAI梯度仪在近地指向和惯性指向模式下对重力场观测影响.实验结果表明:在近地指向观测模式下,CAI梯度仪受卫星旋转角速度的影响,重力场解算的精度仅在50阶以内优于GOCE卫星的模拟结果.若当卫星搭载轨道旋转补偿系统时可以有效地减弱卫星旋转对CAI梯度仪的影响,进而提高重力场模型的解算精度.梯度张量主对角线三分量的联合解算精度在全频段内都要优于GOCE卫星相应分量的结果,精度可提高1.5~6倍.在惯性指向观测模式下且仅考虑卫星残余角速度的影响时,CAI梯度仪的解算结果在30阶以后比GOCE卫星所搭载的GRADIO梯度仪的精度低.而在综合考虑卫星残余角速度和卫星轨道面旋转后,解算得到的重力场在100阶以内优于GOCE卫星解算精度.进一步比较两种指向模式下分别基于单轴、双轴和三轴观测的结果可以发现,三轴观测时两种指向模式的解算精度相当,在所有阶次上都要优于GRADIO梯度仪的结果.但基于单轴进行观测时,近地指向模式下V_(zz)分量的精度更高,而对于双轴观测的情况,惯性指向下的组合(V_(xx)+V_(zz)和V_(yy)+V_(zz))解算精度更高.本研究通过对不同指向模式下CAI梯度仪对地观测影响的分析,可为基于CAI梯度仪的新型空间量子-地球重力场测量任务提供相应的参考.
关键词
地球重力场
GOCE
冷原子梯度仪
近地指向
惯性指向
Keywords
Earth's static gravity field
GOCE
CAI gradiometer
Nadir pointing mode
Inertial pointing mode
分类号
P228 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
作者
出处
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1
不同指向模式下星载冷原子梯度仪对重力场解算精度的影响
穆庆禄
王长青
闫易浩
钟敏
冯伟
梁磊
朱紫彤
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
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