一种时变重力场确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种时变重力场确定方法及系统。该方法包括获取当前月份中第j天之前的观测数据；根据观测方程确定观测向量、系数矩阵和权阵；根据观测向量、系数矩阵和权阵，基于最小二乘准则确定初始重力场模型参数；更新观测方程，并根据第j天的观测方程确定第j天的观测向量、系数矩阵和权阵；根据第j天的观测向量、系数矩阵和权阵基于最小二乘准则确定更新后的重力场模型参数；遍历当前月份的全部天数；遍历全部月份，确定相应的重力场模型参数，根据全部的重力场模型参数确定时变重力场。本发明专利技术能够提高时变重力场的确定效率，缩短运行时间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
一种时变重力场确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星重力测量领域，特别是涉及一种时变重力场确定方法及系统。

技术介绍

[0002]重力卫星的成功实施，开辟了地表质量变化空间探测的新途径，在大气、海洋、地下水及冰冻圈等全球气候变化的大尺度监测中发挥了重要作用，实现了全球统一基准框架下的多时间尺度的地表质量变化监测。对低低卫星跟踪重力卫星获得的观测数据进行解算，确定时变重力场；时变重力场是探测全球质量迁移变化的重要手段，如全球气候变化引起的南极和格陵兰岛冰盖消融，地下水消耗、海洋质量变化和同震变形等。高精度的静态地球重力场模型在大地水准面精化、重力异常和洋流探测以及卫星与导弹制导等方面具有十分重要的意义。但重力卫星的数据处理过程复杂，传统重力卫星反演通常采用批处理最小二乘方法，即需要将单月数据累计收集后才能解算月时变重力场系数，存在有新观测数据加入后需要重新处理问题，带来不必要的计算量的问题。
[0003]因此，为了提高时变重力场的确定效率，亟需提供一种新的时变重力场确定方法或系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种时变重力场确定方法及系统，能够提高时变重力场的确定效率，缩短运行时间。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种时变重力场确定方法，包括：
[0007]获取当前月份中第j天之前的观测数据；所述观测数据包括：星间测距数据、精密轨道数据、加速度计数据和姿态数据；
[0008]对第j天之前的观测数据进行数据切割，并利用切割后的观测数据构建观测方程，根据观测方程确定观测向量、系数矩阵和权阵；
[0009]根据观测向量、系数矩阵和权阵，基于最小二乘准则确定初始重力场模型参数；
[0010]利用第j天的观测数据构建第j天的观测方程，并根据第j天的观测方程确定第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵；
[0011]根据第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵基于最小二乘准则确定更新后的重力场模型参数；进而将j替换为j+1，并返回所述利用第j天的观测数据构建第j天的观测方程，并根据第j天的观测方程确定第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵的步骤，直至遍历当前月份的全部天数；
[0012]遍历全部月份，确定相应的重力场模型参数，根据全部的重力场模型参数确定时变重力场。
[0013]可选地，所述获取当前月份中第j天之前的观测数据，之后还包括：
[0014]对观测数据进行预处理；所述预处理包括：时间系统的统一和坐标框架的统一、加
速度计数据和姿态数据间断进行内插处理以及对星间测距数据、加速度计数据和姿态数据进行粗差剔除处理。
[0015]可选地，所述对第j天之前的观测数据进行数据切割，并利用切割后的观测数据构建观测方程，根据观测方程确定观测向量、系数矩阵和权阵，具体包括：
[0016]根据切割后的精密轨道数据、切割后的加速度计数据和切割后的姿态数据构建第一观测方程；
[0017]根据第一观测方程确定第一系数矩阵和第一观测向量；
[0018]根据切割后的星间测距数据构建第二观测方程；
[0019]根据第二观测方程确定第二系数矩阵和第二观测向量；
[0020]根据第一系数矩阵和第二系数矩阵确定系数矩阵；并根据第一观测向量和第二观测向量确定观测向量。
[0021]可选地，所述根据第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵基于最小二乘准则确定更新后的重力场模型参数，具体包括以下公式：
[0022][0023][0024]其中，和为第j天更新后的重力场模型参数，和为第j
‑
1天更新后的重力场模型参数，k为当前月份，A
j
为第j天的系数矩阵，为第j天的系数矩阵的转置，P
j
为第j天的权阵，为第j天的权阵的倒数，y
j
为第j天的观测向量。
[0025]一种时变重力场确定系统，包括：
[0026]观测数据第一获取模块，用于获取当前月份中第j天之前的观测数据；所述观测数据包括：星间测距数据、精密轨道数据、加速度计数据和姿态数据；
[0027]观测方程第一构建模块，用于对第j天之前的观测数据进行数据切割，并利用切割后的观测数据构建观测方程，根据观测方程确定观测向量、系数矩阵和权阵；
[0028]初始重力场模型参数确定模块，用于根据观测向量、系数矩阵和权阵，基于最小二乘准则确定初始重力场模型参数；
[0029]观测方程第二构建模块，用于利用第j天的观测数据构建第j天的观测方程，并根据第j天的观测方程确定第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵；
[0030]重力场模型参数更新模块，用于根据第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵基于最小二乘准则确定更新后的重力场模型参数；进而将j替换为j+1，并返回所述观测方程第二构建模块的步骤，直至遍历当前月份的全部天数；
[0031]时变重力场确定模块，用于遍历全部月份，确定相应的重力场模型参数，根据全部的重力场模型参数确定时变重力场。
[0032]可选地，还包括：
[0033]数据预处理模块，用于对观测数据进行预处理；所述预处理包括：时间系统的统一和坐标框架的统一、加速度计数据和姿态数据间断进行内插处理以及对星间测距数据、加
速度计数据和姿态数据进行粗差剔除处理。
[0034]可选地，所述观测方程第一构建模块具体包括：
[0035]第一观测方程构建单元，用于根据切割后的精密轨道数据、切割后的加速度计数据和切割后的姿态数据构建第一观测方程；
[0036]第一系数矩阵和第一观测向量确定单元，用于根据第一观测方程确定第一系数矩阵和第一观测向量；
[0037]第二观测方程构建单元，用于根据切割后的星间测距数据构建第二观测方程；
[0038]第二系数矩阵和第二观测向量确定单元，用于根据第二观测方程确定第二系数矩阵和第二观测向量；
[0039]系数矩阵和观测向量确定单元，用于根据第一系数矩阵和第二系数矩阵确定系数矩阵；并根据第一观测向量和第二观测向量确定观测向量。
[0040]可选地，所述重力场模型参数更新模块具体包括以下公式：
[0041][0042][0043]其中，和为第j天更新后的重力场模型参数，和为第j
‑
1天更新后的重力场模型参数，k为当前月份，A
j
为第j天的系数矩阵，为第j天的系数矩阵的转置，P
j
为第j天的权阵，为第j天的权阵的倒数，y
j
为第j天的观测向量。
[0044]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0045]本专利技术所提供的一种时变重力场确定方法及系统，首先，利用当前月份中第j天之前的观测数据构建观测方程，进而确定观测向量、系数矩阵和权阵；根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时变重力场确定方法，其特征在于，包括：获取当前月份中第j天之前的观测数据；所述观测数据包括：星间测距数据、精密轨道数据、加速度计数据和姿态数据；对第j天之前的观测数据进行数据切割，并利用切割后的观测数据构建观测方程，根据观测方程确定观测向量、系数矩阵和权阵；根据观测向量、系数矩阵和权阵，基于最小二乘准则确定初始重力场模型参数；利用第j天的观测数据构建第j天的观测方程，并根据第j天的观测方程确定第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵；根据第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵基于最小二乘准则确定更新后的重力场模型参数；进而将j替换为j+1，并返回所述利用第j天的观测数据构建第j天的观测方程，并根据第j天的观测方程确定第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵的步骤，直至遍历当前月份的全部天数；遍历全部月份，确定相应的重力场模型参数，根据全部的重力场模型参数确定时变重力场。2.根据权利要求1所述的一种时变重力场确定方法，其特征在于，所述获取当前月份中第j天之前的观测数据，之后还包括：对观测数据进行预处理；所述预处理包括：时间系统的统一和坐标框架的统一、加速度计数据和姿态数据间断进行内插处理以及对星间测距数据、加速度计数据和姿态数据进行粗差剔除处理。3.根据权利要求1所述的一种时变重力场确定方法，其特征在于，所述对第j天之前的观测数据进行数据切割，并利用切割后的观测数据构建观测方程，根据观测方程确定观测向量、系数矩阵和权阵，具体包括：根据切割后的精密轨道数据、切割后的加速度计数据和切割后的姿态数据构建第一观测方程；根据第一观测方程确定第一系数矩阵和第一观测向量；根据切割后的星间测距数据构建第二观测方程；根据第二观测方程确定第二系数矩阵和第二观测向量；根据第一系数矩阵和第二系数矩阵确定系数矩阵；并根据第一观测向量和第二观测向量确定观测向量。4.根据权利要求1所述的一种时变重力场确定方法，其特征在于，所述根据第j天的观测向量、第j天的系数矩阵和第j天的权阵基于最小二乘准则确定更新后的重力场模型参数，具体包括以下公式：数，具体包括以下公式：其中，和为第j天更新后的重力场模型参数，和为第j
‑
1天更新后的重力场模型参数，k为当前月份，A
j
为第j天的系数矩阵，为第j天的系数矩阵的转置，P
j
为
第j天的权阵，为第j天的权阵的倒数，y
j
为第j天的观测向量。5.一种时变重力场确定系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖云，陈秋杰，沈云中，嵇昆浦，陈鑑华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：