捷联式航空重力矢量测量误差分离技术研究

As a rapid and dynamic method to map gravity field, airborne gravimetry has been one of the key research areas in gravimetry during the recent 20 years. Strapdown airborne gravimeter is the next generation gravimeter for its much smaller size, lighter weight and lower power consumption, etc. And the realization of vector gravimetry is the future goal for airborne gravimetry. Error seperation technology is the aim of this project, this is the one of the key problems in airborne vector gravimetry. Through this research, we will establish the theory foundation for airborne vector gravimetry, form effective error separation algorithms, validate the algorithms using flight data, and this is useful for the realization of airborne vector gravimeter in the future..The main research contents including the followings: estimate the error character for strapdown airborne gravimetry, estimate the influence of plane's motion using dynamics models; research the principle of WCF(wave number correlation filtering ) and wave estimator, and the application in error separation of vector gravimetry; research the correlation algorithm, using the lower frequency part of gravity disturbance calculated from gravity sphere humorous model to correct the measurement; research the iterative algorithm based on global gravity field model (IAGGFM) thoroughly; research the synthesis of various algorithms to enhance the precision of error separation; validate and evaluate the performance of the error separation algorithms using flight data.

航空重力测量作为一种动态快速测量方法是近二十年来重力测量的研究热点之一，捷联式航空重力仪具有体积小、重量轻、功耗小等优势，代表了航空重力仪的发展方向，而矢量测量更是航空重力测量的远期目标。本项目拟针对航空重力矢量测量中误差分离这一关键技术开展研究工作，为航空重力矢量测量奠定理论基础，形成有效的误差分离算法，利用飞行数据验证算法的有效性，为航空重力矢量测量系统的研制提供技术储备。.研究内容包括：捷联式航空重力矢量测量误差分析，结合飞行动力学模型分析飞机的运动对误差的影响；研究WCF 滤波器与wave estimator 的原理，并研究其在矢量测量误差分离中的应用；深入研究相关分析算法，利用重力场模型得到重力扰动低频信息对测量结果进行修正；深入研究基于全球重力模型迭代计算的误差分离算法；对各种误差分离算法进行融合，提高误差分离的精度；利用实际飞行数据验证各种误差分离算法，综评估各种算法的性能。

航空重力测量作为一种动态快速测量方法是近二十年来重力测量的研究热点之一，捷联式航空重力仪具有体积小、重量轻、功耗小等优势，代表了航空重力仪的发展方向，而矢量测量由于可以提供垂线偏差测量信息而受到广泛关注。与标量测量不同，即使采用高精度姿态传感器，残余的姿态测量误差对矢量测量的影响依然很大，本课题研究的误差分离技术的目的是从受姿态误差污染的测量结果中分离出有用的重力扰动信息。.通过对重力矢量测量的误差特性分析，提出了改进的惯性器件参数逐步估计算法IPSE以及提出采用经验模分解减小飞机运动对重力矢量测量结果的影响。深入研究了WCF滤波器、相关分析算法、迭代算法等误差分离算法，利用蓬莱、南海、阿克苏等航空重力测量飞行试验数据对垂线偏差误差分离算法的有效性进行了验证。通过本课题研究，建立了较为完善的矢量测量算法体系，研究成果可用于后续航空重力矢量仪的研制。