一种卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法技术

本发明专利技术公开了一种卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，包括：确定重力卫星任务的卫星轨道采样过程；确定不同重力反演过程的反演周期采样过程；根据卫星轨道采样过程和反演周期采样过程，计算各海潮分量的混频频率；利用估计卫星重力测量中高频海潮信号的混频误差。本发明专利技术重力卫星任务有两个过程会因对高频海潮信号的欠采样而产生混频，其一为轨道采样，其二为重力周期反演采样，通过确定每个过程的信号频率和采样频率，可以估计第一混频频率和第二混频频率，进而可以根据混频频率估计混频误差，为卫星重力任务中的海潮信号混频误差的估计提供了一种实用方法。差的估计提供了一种实用方法。差的估计提供了一种实用方法。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法


[0001]本专利技术涉及卫星重力
，尤其涉及一种卫星重力任务中高频海潮信号混频误差的估计方法。

技术介绍

[0002]由于信号欠采样使得高频海潮信号混入低频的现象称为海潮混频。重力卫星在绕地球运行并采集观测数据的过程中，地球上不同空间尺度、不同时间频率的地球物理信号记录于单个观测值。持续的卫星观测可以有效反映静态重力场和由季节性变化等引起的低频时变重力场。对于高频海潮时变信号，由于卫星观测和数据处理过程中存在欠采样，使其被采样为低频信号，进而产生混频误差。海潮混频误差严重制约卫星重力测量反演精度。但是，目前没有有效的方法可以估计海潮混频误差。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是根据卫星重力测量中高频海潮信号的混频机制估计海潮混频误差，为卫星重力测量观测中海潮混频误差的估计提供一种估计方法。
[0004]本专利技术的目的通过以下的技术方案来实现：
[0005]一种卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，包括：
[0006]A、确定重力卫星任务的卫星轨道采样过程；
[0007]B、确定不同重力反演过程的反演周期采样过程；
[0008]C、根据卫星轨道采样过程和反演周期采样过程，计算各海潮分量的混频频率；
[0009]D、利用估计卫星重力测量中高频海潮信号的混频误差。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的一个或多个实施例可以具有如下优点：
[0011]本专利技术公开的卫星重力任务中高频信号混频误差的估计方法，将卫星重力任务分解为轨道采样和周期反演采样两个过程，分别确定每个过程的采样频率和信号频率，进而计算每个过程的混频频率，最后根据混频频率估计混频误差，为混频误差的估计提供一种实用方法。
附图说明
[0012]图1是卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法流程图。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述。
[0014]如图1所示，为卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，包括
[0015]步骤1确定重力卫星任务的卫星轨道采样过程，具体包括以下步骤：
[0016]步骤1.1确定一般轨道(含重复周期轨道和非重复周期轨道)的通用采样频率：
[0017]对于一般轨道，包括重复周期轨道和非重复周期轨道，可以从卫星轨道参数提取轨道采样频率，设轨道面在惯性系下进动速率为地球的自转角速度为ω
E
，则轨道对地面的采样频率为轨道面相对于地球表面的进动速率，
[0018][0019]步骤1.2确定卫星重力任务轨道采样的信号频率；
[0020]不同海潮分量具有不同的频率，需根据选取高频海潮信号的信号范围，确定海潮分量信号频率，记为f
i
，其中i＝1，2，3
…
N，为不同海潮分量，以f表示所有海潮分量频率集。
[0021]步骤2确定不同重力反演过程的反演周期采样过程，具体包括以下步骤：
[0022]步骤2.1确定卫星重力反演时采样信号频率：卫星重力反演过程是对轨道观测信号的重采样，当轨道观测对海潮信号欠采样时，重采样的信号频率非地球物理信号本身的频率，而是由轨道欠采样而引起的混频频率
[0023]步骤2.2确定重力周期反演的采样频率：当重力反演过程在一定时间范围内严格连续，且按照每T
r
天数据长度为一个反演周期时，重力周期反演的采样频率为反演周期的倒数1/T
r
。
[0024]步骤3估计卫星重力测量重高频海潮信号的混频频率：根据卫星轨道采样过程和反演周期采样过程，计算各海潮分量的混频频率，具体包括：
[0025]步骤3.1根据高频信号混频的卫星轨道采样过程，可估计第一混频频率
[0026][0027]其中，f为海潮信号的频率，为轨道面相对于地球的进动速率，N为能使得该式取最小的任意整数。
[0028]步骤3.2根据卫星重力测量的重力反演采样过程，可估计第二混频频率
[0029][0030]其中，为第一混频频率，T
r
为反演周期，N为能使该式取最小的任意整数。
[0031]步骤4利用估计卫星重力测量中高频海潮信号的混频误差，具体包括：
[0032]步骤4.1提取重力场模型系数时间序列。对重力场反演结果，提取每一个重力场球谐系数的时间序列，并同步提取时间标记；
[0033]步骤4.2计算时变重力场球谐系数残差时间序列；具体包括以下步骤：
[0034]步骤4.2.1从反演的重力场时间序列中确定扣除静态重力场或重力场均值，得到时变重力场时间序列。其中静态重力场可以使用已有的静态重力场模型，重力场均值可由重力场时间序列求平均获取；
[0035]步骤4.2.2从时变重力场时间序列中扣除主要时变重力场信号，获得残差时间序列，以球谐系数表示为ΔC
lm
(f)、ΔS
lm
(t)。主要时变信号包括周年信号、半周年信号以及其他具有明确物理意义的时变信号。如果已知时变信号的量周期和量级信息，可以直接将其从时变重力场时间序列当中扣除；如果仅已知时变信号周期，则可先根据周期利用最小二
乘进行估计其量级，再将其从时变重力场时间序列中扣除。
[0036]步骤4.3以残差时间序列为输入数据，利用高频信号混频的第一混频频率和第二混频频率，估计混频误差；
[0037]具体地，利用残差时间序列ΔC
lm
(t)、ΔS
lm
(t)，根据混频频率估计混频误差，其观测方程为
[0038][0039]其中t为时间，为混频频率，包括第一混频频率和第二混频频率K为所有混频频率的总数，为每个混频频率对应的待估参数。
[0040]将估计所得带入上式右端可得混频误差球谐系数时间序列
[0041]混频误差时间序列即为每一反演周期内的海潮混频误差的球谐系数表达，通过球谐综合可以获得该反演周期内任意位置的海潮混频误差。
[0042]虽然本专利技术所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本专利技术而采用的实施方式，并非用以限定本专利技术。任何本专利技术所属
内的技术人员，在不脱离本专利技术所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本专利技术的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，其特征在于，包括：A、确定重力卫星任务的卫星轨道采样过程；B、确定不同重力反演过程的反演周期采样过程；C、根据卫星轨道采样过程和反演周期采样过程，计算各海潮分量的混频频率；D、利用估计卫星重力测量中高频海潮信号的混频误差。2.如权利要求1所述的卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，其特征在于，所述A包括：A1、确定含重复周期轨道和非重复周期轨道的通用采样频率；A2、确定卫星重力任务轨道采样的信号频率。3.如权利要求2所述的卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，其特征在于，所述A1中设含重复周期轨道和非重复周期轨道的轨道面在惯性系下进动速率为地球的自转角速度为ω
E
，则轨道对地面的采样频率为轨道面相对于地球表面的进动速率，则轨道对地面的采样频率为轨道面相对于地球表面的进动速率4.如权利要求2所述的卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，其特征在于，所述A2具体包括选取高频海潮信号的信号范围，确定海潮分量信号频率f
i
，其中i＝1，2，3...N为不同海潮分量，f表示所有海潮分量频率集。5.如权利要求1所述的卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，其特征在于，所述B具体包括：B1确定卫星重力反演时采样信号频率；卫星重力反演过程是对轨道观测信号的重采样，当轨道观测对海潮信号欠采样时，重采样的信号频率非地球物理信号本身的频率，而是由轨道欠采样而引起的混频频率B2确定重力周期反演的采样频率；当重力反演过程在一定时间范围内严格连续，且按照每T
r
天数据长度为一个反演周期时，重力周期反演的采样频率为1/T
r
。6.如权利要求1所述的卫星重力测量中的海潮混频误差估计方法，其特征在于，所述C具体包括：C1根据高频信号混频的卫星轨道采样过程，估计第一混频频率C1根据高频信号混频的卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，常晓涛，朱广彬，唐洪钊，谢俊峰，窦显辉，莫凡，陈辉，
申请(专利权)人：自然资源部国土卫星遥感应用中心，
类型：发明
国别省市：