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GRACE-FO重力卫星激光干涉测距原始数据预处理
1
作者
尹恒
朱紫彤
+5 位作者
闫易浩
王长青
钟敏
冯伟
朱炬波
谷德峰
《地球物理学报》
北大核心
2025年第5期1615-1632,共18页
GRACE-FO重力卫星激光干涉测距(LRI)具有以纳米级精度测量双星星间距离变化的能力,在高精度刻画中长空间尺度的地球重力场变化、地表物质迁移与分布方面具有巨大潜力.由于原始LRI测量相位中存在的时标误差、相位跳跃和测距系统误差等误...
GRACE-FO重力卫星激光干涉测距(LRI)具有以纳米级精度测量双星星间距离变化的能力,在高精度刻画中长空间尺度的地球重力场变化、地表物质迁移与分布方面具有巨大潜力.由于原始LRI测量相位中存在的时标误差、相位跳跃和测距系统误差等误差源会直接影响相位转换到测距的精度,进而传播至后续的重力场解算及其科学应用中,因此需要对LRI测量相位进行精细的数据预处理.本文基于GRACE-FO卫星实测数据,深入研究了LRI测量数据特征、原始数据预处理流程以及相应的关键技术,生成了自主研发的激光干涉测距产品(LRI1B SYSU S10).针对美国喷气推进实验室(JPL)现有相位跳跃处理算法存在不能精确处理相位跳跃的不足,本文验证了相位跳跃模板法与相位跳跃平滑法结合可有效消除不同类型的相位跳跃.研究结果显示,本文LRI1B产品的有偏距离变率在0.1 Hz处的精度可达到1 nm·s^(-1)·Hz^(−1/2),优于JPL的RL04(Release 04)版本产品(5~10 nm·s^(-1)·Hz^(−1/2)),与德国爱因斯坦研究所(AEI)的同类产品相当;基于本文产品反演的大地水准面阶方差在30阶以上优于JPL产品的结果,与AEI结果一致性较好.本文开发的LRI数据预处理方法有效消除了原始测量相位中的各类误差,对未来采用LRI的GRACE类重力卫星任务(如天琴二号)的数据预处理、重力场反演和地表物质迁移研究具有重要意义.
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关键词
GRACE-FO
激光干涉测距
数据预处理
相位跳跃
重力场反演
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职称材料
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
2
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
GRACE-FO重力卫星激光干涉测距原始数据预处理
1
作者
尹恒
朱紫彤
闫易浩
王长青
钟敏
冯伟
朱炬波
谷德峰
机构
“天琴计划”教育部重点实验室
中国科学院精密测量科学与技术创新
研究
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
中山
大学
人工智能学院
出处
《地球物理学报》
北大核心
2025年第5期1615-1632,共18页
基金
国家重点研发计划(2022YFC2204601)
国家自然科学基金(12261131504,42174103)资助.
文摘
GRACE-FO重力卫星激光干涉测距(LRI)具有以纳米级精度测量双星星间距离变化的能力,在高精度刻画中长空间尺度的地球重力场变化、地表物质迁移与分布方面具有巨大潜力.由于原始LRI测量相位中存在的时标误差、相位跳跃和测距系统误差等误差源会直接影响相位转换到测距的精度,进而传播至后续的重力场解算及其科学应用中,因此需要对LRI测量相位进行精细的数据预处理.本文基于GRACE-FO卫星实测数据,深入研究了LRI测量数据特征、原始数据预处理流程以及相应的关键技术,生成了自主研发的激光干涉测距产品(LRI1B SYSU S10).针对美国喷气推进实验室(JPL)现有相位跳跃处理算法存在不能精确处理相位跳跃的不足,本文验证了相位跳跃模板法与相位跳跃平滑法结合可有效消除不同类型的相位跳跃.研究结果显示,本文LRI1B产品的有偏距离变率在0.1 Hz处的精度可达到1 nm·s^(-1)·Hz^(−1/2),优于JPL的RL04(Release 04)版本产品(5~10 nm·s^(-1)·Hz^(−1/2)),与德国爱因斯坦研究所(AEI)的同类产品相当;基于本文产品反演的大地水准面阶方差在30阶以上优于JPL产品的结果,与AEI结果一致性较好.本文开发的LRI数据预处理方法有效消除了原始测量相位中的各类误差,对未来采用LRI的GRACE类重力卫星任务(如天琴二号)的数据预处理、重力场反演和地表物质迁移研究具有重要意义.
关键词
GRACE-FO
激光干涉测距
数据预处理
相位跳跃
重力场反演
Keywords
GRACE-FO
Laser ranging interferometer
Raw data processing
Phase jump
Gravity field recovery
分类号
P312 [天文地球—固体地球物理学]
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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
2
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
发文年
被引量
操作
1
GRACE-FO重力卫星激光干涉测距原始数据预处理
尹恒
朱紫彤
闫易浩
王长青
钟敏
冯伟
朱炬波
谷德峰
《地球物理学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
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
0
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