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星载原子干涉技术用于地球重力场测量及其精度评估

发布时间:2018-11-11 14:27
【摘要】:重力梯度卫星GOCE通过搭载静电式重力梯度仪,将全球静态重力场恢复至200阶以上。目前GOCE卫星已结束寿命,亟须发展下一代更高分辨率的卫星重力梯度测量来完善200~360阶的全球静态重力场模型。原子干涉型的重力梯度测量在空间微重力环境下可获得较长的干涉时间,因此具有很高的星载测量精度,是下一代卫星重力梯度测量的候选技术之一。本文针对未来更高分辨率全球重力场测量的科学需求,提出了一种适用于空间微重力环境下的原子干涉重力梯度测量方案,其梯度测量噪声可低至0.85mE/Hz1/2。文中对不同类型的卫星重力梯度测量方案进行了重力场反演精度的对比评估,仿真结果表明,相比于现有静电式卫星重力梯度测量,原子干涉型的卫星重力梯度测量有望将重力场的恢复阶数提升至252~290阶,对应的累积大地水准面误差7~8cm,累积重力异常误差3×10-5 m/s2。
[Abstract]:The gravity gradient satellite GOCE recovers the global static gravity field to more than 200th order by carrying an electrostatic gravimeter. At present, the GOCE satellite has completed its lifetime, so it is urgent to develop the next generation of higher resolution satellite gravity gradient measurements to improve the global static gravity field model of 200m ~ 360th order. The atomic interferometric gravity gradient measurement can obtain a long interference time in the space microgravity environment, so it has a high accuracy of spaceborne measurement, so it is one of the candidate techniques for the next generation satellite gravity gradient measurement. In order to meet the scientific requirements of global gravity field measurement with higher resolution in the future, a scheme of atomic interference gradiometry for microgravity environment in space is proposed in this paper. The gradient measurement noise can be as low as 0.85 mE / Hz 1 / 2. In this paper, the inversion accuracy of gravity gradients for different types of satellite is compared and evaluated. The simulation results show that, compared with the existing static satellite gravity gradient measurement, The satellite gravity gradient measurement based on atomic interference is expected to increase the recovery order of gravity field to 252 ~ 290 order, corresponding to a cumulative geoid error of 7 ~ 8 cm and a cumulative gravity anomaly error of 3 脳 10 ~ (-5) m / s ~ (2).
【作者单位】: 上海卫星工程研究所;中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室;中国航天科技集团量子工程研究中心;
【基金】:国家自然科学基金(41504034;11574099)~~
【分类号】:P223

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本文编号:2325116

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