本文關(guān)鍵詞：天基重力測(cè)量的解析理論及其編隊(duì)實(shí)現(xiàn)方法

  更多相關(guān)文章： 天基重力場(chǎng)測(cè)量 天基引力敏感器 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量 相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量 統(tǒng)一描述方法 衛(wèi)星編隊(duì) 載荷性能匹配 構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：高精度重力場(chǎng)模型是國(guó)家重要的戰(zhàn)略信息,對(duì)科學(xué)研究、資源勘探、國(guó)防建設(shè)至關(guān)重要。作為獲取全球重力場(chǎng)模型的最有效手段,天基重力場(chǎng)測(cè)量得到了廣泛重視。同時(shí),歐美競(jìng)相開(kāi)展了下一代天基重力場(chǎng)測(cè)量研究,為進(jìn)一步提高重力場(chǎng)測(cè)量精度開(kāi)辟了新的途徑。天基重力測(cè)量在改善重力場(chǎng)模型精度的同時(shí),也面臨著一系列理論問(wèn)題亟待解決。本文建立了天基重力測(cè)量的解析理論體系,并結(jié)合衛(wèi)星編隊(duì)飛行技術(shù),開(kāi)展了編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量解析理論與實(shí)現(xiàn)方法研究。首先,從天基重力場(chǎng)測(cè)量的基本原理出發(fā),提出了天基引力敏感器的科學(xué)概念,據(jù)此將天基重力場(chǎng)測(cè)量分為三種方式,分別是絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量、長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量、短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量,從而確立了天基重力場(chǎng)測(cè)量的研究體系。然后,分別針對(duì)三種天基重力場(chǎng)測(cè)量方式,研究了軌道參數(shù)、載荷指標(biāo)等任務(wù)參數(shù)對(duì)重力場(chǎng)測(cè)量性能的影響規(guī)律,進(jìn)而基于頻譜分析法建立了重力場(chǎng)測(cè)量階誤差方差與任務(wù)參數(shù)之間的解析模型,從而得到了重力場(chǎng)測(cè)量的有效階數(shù)、大地水準(zhǔn)面誤差和重力異常誤差。進(jìn)一步,根據(jù)該解析模型,提出了軌道參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和載荷性能匹配設(shè)計(jì)方法,為重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)最優(yōu)設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。隨后,研究了三種天基重力場(chǎng)測(cè)量方法的內(nèi)在聯(lián)系,并建立了不同測(cè)量方式中任務(wù)參數(shù)之間的等效轉(zhuǎn)換關(guān)系,如果不同測(cè)量方式中的任務(wù)參數(shù)滿足等效轉(zhuǎn)換關(guān)系,則它們具有相同的重力場(chǎng)測(cè)量性能,并驗(yàn)證了等效轉(zhuǎn)換關(guān)系的正確性,由此證明了三種測(cè)量方式在物理機(jī)理上的一致性,從而得到了天基重力場(chǎng)測(cè)量的統(tǒng)一描述體系。進(jìn)一步,基于徑向、法向短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量概念,根據(jù)等效轉(zhuǎn)換關(guān)系提出了徑向、法向長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的理論概念,突破了傳統(tǒng)長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量?jī)H有跡向跟蹤測(cè)量的局限,從而擴(kuò)展了天基重力場(chǎng)測(cè)量的范疇,為不同重力場(chǎng)測(cè)量方式的綜合應(yīng)用提供了分析工具。最后,結(jié)合衛(wèi)星編隊(duì)動(dòng)力學(xué)理論和天基重力場(chǎng)測(cè)量理論,建立了衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量解析模型,分析了軌道參數(shù)、編隊(duì)構(gòu)形參數(shù)、載荷指標(biāo)對(duì)重力場(chǎng)測(cè)量的影響規(guī)律,提出了衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量的基本構(gòu)形,建立了編隊(duì)構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和載荷性能匹配設(shè)計(jì)方法,為編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論支撐。本文建立了天基重力場(chǎng)測(cè)量的解析理論體系以及衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量實(shí)現(xiàn)方法,將為我國(guó)重力衛(wèi)星任務(wù)的頂層規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：天基重力場(chǎng)測(cè)量 天基引力敏感器 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量 相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量 統(tǒng)一描述方法 衛(wèi)星編隊(duì) 載荷性能匹配 構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V520;V412.4
【目錄】：

• 摘要13-14
• Abstract14-16
• 第一章 緒論16-41
• 1.1 天基重力場(chǎng)測(cè)量概述16-23
• 1.1.1 地球重力場(chǎng)測(cè)量的意義16-18
• 1.1.2 地球重力場(chǎng)的測(cè)量方法18-19
• 1.1.3 天基重力場(chǎng)測(cè)量的基本方式19-23
• 1.2 天基重力場(chǎng)測(cè)量的發(fā)展歷程與任務(wù)研究方法綜述23-39
• 1.2.1 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量研究23-26
• 1.2.2 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量研究26-30
• 1.2.3 短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量研究30-32
• 1.2.4 天基重力場(chǎng)測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)32-39
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)39-41
• 第二章 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量機(jī)理建模與任務(wù)設(shè)計(jì)方法41-76
• 2.1 地球重力場(chǎng)測(cè)量的性能指標(biāo)41-43
• 2.2 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的基本原理43-45
• 2.3 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量性能的解析建模45-50
• 2.4 利用大規(guī)模數(shù)值模擬驗(yàn)證重力場(chǎng)測(cè)量解析模型50-59
• 2.4.1 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量性能數(shù)值模擬50-54
• 2.4.2 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量性能的解析模型校正54-56
• 2.4.3 校正后的絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量性能解析模型驗(yàn)證56-59
• 2.5 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的任務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法59-64
• 2.5.1 重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)參數(shù)的影響規(guī)律59-62
• 2.5.2 絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法62-64
• 2.6 引力敏感器非引力干擾的建模、分析與抑制64-75
• 2.6.1 輻射計(jì)效應(yīng)和氣體阻尼的耦合建模與分析64-72
• 2.6.2 基于金銥合金驗(yàn)證質(zhì)量設(shè)計(jì)的電磁干擾力抑制研究72-75
• 2.7 小結(jié)75-76
• 第三章 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量機(jī)理建模與任務(wù)設(shè)計(jì)方法76-98
• 3.1 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量機(jī)理76-77
• 3.2 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的解析建模77-90
• 3.2.1 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的能量守恒方程77-79
• 3.2.2 兩個(gè)引力敏感器地心距之差與相對(duì)距離變化率的關(guān)系79-82
• 3.2.3 兩個(gè)引力敏感器相對(duì)距離變化率的數(shù)學(xué)表達(dá)式82-84
• 3.2.4 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量性能的解析模型84-89
• 3.2.5 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量解析模型的驗(yàn)證89-90
• 3.3 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)軌道與載荷匹配設(shè)計(jì)方法90-96
• 3.3.1 軌道高度的優(yōu)化選擇90-91
• 3.3.2 引力敏感器相對(duì)距離的優(yōu)化選擇91-94
• 3.3.3 相對(duì)距離變化率測(cè)量誤差、非引力干擾和定軌誤差的設(shè)計(jì)方法94-95
• 3.3.4 觀測(cè)數(shù)據(jù)采樣間隔的選擇95-96
• 3.3.5 總?cè)蝿?wù)時(shí)間的確定96
• 3.4 小結(jié)96-98
• 第四章 短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量機(jī)理建模與任務(wù)設(shè)計(jì)方法98-114
• 4.1 局部指北坐標(biāo)系下的重力梯度表示98-100
• 4.2 徑向短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的解析建模100-104
• 4.3 跡向短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的解析建模104-105
• 4.4 軌道面法向短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的解析建模105-107
• 4.5 短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的解析模型107
• 4.6 短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法107-113
• 4.6.1 短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)參數(shù)的影響規(guī)律108-113
• 4.6.2 短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法113
• 4.7 小結(jié)113-114
• 第五章 三種天基重力場(chǎng)測(cè)量方法的內(nèi)在聯(lián)系及統(tǒng)一描述114-137
• 5.1 概述114
• 5.2 絕對(duì)和跡向長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的內(nèi)在聯(lián)系114-121
• 5.2.1 絕對(duì)和長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量?jī)?nèi)在聯(lián)系的定性分析114
• 5.2.2 長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)到絕對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量參數(shù)的變換114-119
• 5.2.3 絕對(duì)軌道攝動(dòng)到長(zhǎng)基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量參數(shù)的變換119-121
• 5.3 長(zhǎng)基線和短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的內(nèi)在聯(lián)系121-134
• 5.3.1 跡向長(zhǎng)基線、短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量參數(shù)的轉(zhuǎn)換121-130
• 5.3.2 法向長(zhǎng)基線、短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量參數(shù)的轉(zhuǎn)換130-131
• 5.3.3 徑向上長(zhǎng)基線、短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量參數(shù)的轉(zhuǎn)換131-134
• 5.4 徑向和跡向上短基線相對(duì)軌道攝動(dòng)重力場(chǎng)測(cè)量的內(nèi)在聯(lián)系134-135
• 5.5 天基重力場(chǎng)測(cè)量的統(tǒng)一描述體系135-136
• 5.6 小結(jié)136-137
• 第六章 衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量解析建模與性能最優(yōu)設(shè)計(jì)方法137-173
• 6.1 衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量的基本概念137-138
• 6.2 衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量性能的解析模型138-144
• 6.2.1 重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星編隊(duì)構(gòu)形的五要素描述法138-140
• 6.2.2 衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量性能的解析模型140-144
• 6.3 重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星編隊(duì)構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計(jì)與載荷匹配設(shè)計(jì)方法144-160
• 6.3.1 衛(wèi)星編隊(duì)任務(wù)參數(shù)對(duì)重力場(chǎng)測(cè)量性能的影響規(guī)律144-155
• 6.3.2 衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量的約束條件155-156
• 6.3.3 重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星編隊(duì)構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法156-159
• 6.3.4 重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星編隊(duì)載荷匹配設(shè)計(jì)方法159-160
• 6.4 重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星編隊(duì)構(gòu)形長(zhǎng)期自然維持策略160-163
• 6.5 衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量的基本構(gòu)形163-164
• 6.6 算例：面向地震研究的衛(wèi)星重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)設(shè)計(jì)164-171
• 6.6.1 重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)的目標(biāo)165
• 6.6.2 重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)的工程約束165-166
• 6.6.3 綜合多種觀測(cè)手段的重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)優(yōu)化設(shè)計(jì)166-171
• 6.6.4 衛(wèi)星編隊(duì)重力場(chǎng)測(cè)量任務(wù)設(shè)計(jì)結(jié)果171
• 6.7 小結(jié)171-173
• 第七章 結(jié)論與展望173-177
• 7.1 結(jié)論173-175
• 7.2 展望175-177
• 致謝177-178
• 參考文獻(xiàn)178-188
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果188-190
• 附錄 締合勒讓德函數(shù)一階和二階導(dǎo)數(shù)去奇異性計(jì)算公式190-192

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王慶賓;動(dòng)力法反演地球重力場(chǎng)模型研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：945239