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卫星跟踪卫星测量模式中关键载荷精度指标不同匹配关系论证
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:宇航学报
  • 时间:2011.3.3
  • 页码:697-706
  • 分类:V474.26[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点实验室,武汉430077, [2]日本京都大学防灾研究所,京都611-0011, [3]武汉科技大学应用物理系,武汉430081
  • 相关基金:中科院知识创新工程青年人才重要方向项目(KZCX2-EW-QN114); 国家自然科学青年基金(41004006); 湖北省自然科学基金(2010CDB05301),致谢:感谢美国宇航局(NASA)、美国喷气推进实验室(JPL)、德国航天局(DLR)和德国波茨坦地学研究中心(GFZ)提供了GRACE卫星的相关资料.感谢华中科技大学物理学院罗俊院士对本文的帮助.
  • 相关项目:基于激光测距原理的下一代GRACE-II重力卫星系统的理论研究与优化设计
中文摘要:

本文基于改进的能量守恒法,对GRACE星载K波段星间测量系统、GPS接收机和SuperSTAR加速度计精度指标的不同匹配关系进行了系统论证。模拟结果表明:第一,各关键载荷精度指标呈线性匹配关系;第二,由于耗散能表现为累积变化特性,加速度计误差对恢复重力场的贡献不同于其它载荷;第三,以K波段星间测速精度指标1~10μm/s为标准并结合其它载荷匹配指标,在120阶处大地水准面累积误差为17.6~174.8cm,1.5°×1.5°重力异常累积误差为0.3~2.8mGal,其中K波段星间测速精度指标取1μm/s时,结果与德国地学研究中心(GFZ)公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型符合较好;第四,建议我国将来采用的卫星跟踪卫星测量模式中关键载荷精度指标设计为星间测速1~3μm/s、轨道位置3~10cm、轨道速度0.03~0.10mm/s和非保守力0.3~1.0nm/s^2较优。本文的研究为将来GRAIL月球重力探测计划和太阳系其它行星探测计划(如火星)中全球重力场的精确和快速测量提供了理论基础和计算保证。

英文摘要:

The different matching relationships of accuracy indexes from GRACE on-board K-band ranging system,GPS receiver and SuperSTAR accelerometer are demonstrated systematically based on an improved energy conservation principle.The simulated results show:Firstly,accuracy indexes of GRACE key payloads display linear matching relationship;Secondly,due to the representation of characteristics of cumulative variation in dissipative energy,the contribution of accelerometer errors to the Earth's gravitational field is different from other key payloads;Thirdly,taking 1~10μm/s of accuracy indexes from K-band ranging system as a standard associated with accuracy indexes of other key payloads,cumulative geoid height errors are 17.6~174.8cm and 1.5°×1.5° cumulative gravity anomaly errors come to 0.3~2.8mGal at degree 120,which preferably agree with EIGEN-GRACE02S published by GFZ in Germany when accuracy indexes of K-band ranging system is 1μm/s;Lastly,it is proposed that optimal accuracy indexes of key payloads are designed as 1~3μm/s of intersatellite range-rate,3~10cm of orbital position,0.03~0.10mm/s of orbital velocity and 0.3~1.0 nm/s^2 of nonconservative force in the future satellite-to-satellite tracking mode in China.This study will provide theoretical foundation and calculational guarantee for accurate and rapid determination of global gravitational field in the lunar gravity exploration program GRAIL and planetary exploration missions(e.g.Mars) in the solar system in future.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17670