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利用运动学轨道提高GRACE时变重力场解算

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地球物理学报 2017年第1期60卷 37-49页

作者：杨帆王长青许厚泽钟敏周泽兵华中科技大学物理学院地球物理研究所武汉430074 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武汉430077

基于变分方程法,本文利用GARCE高精度K波段星间测速数据KBRR,结合德国格拉茨大学发布的运动学轨道和GFZ发布的简动力学轨道作为两种伪观测值,分别解算了2005-2010年60阶全球时变重力场模型Hust-IGG01与Hust-IGG02.通过与GRACE官方机构... 详细信息

基于变分方程法,本文利用GARCE高精度K波段星间测速数据KBRR,结合德国格拉茨大学发布的运动学轨道和GFZ发布的简动力学轨道作为两种伪观测值,分别解算了2005-2010年60阶全球时变重力场模型Hust-IGG01与Hust-IGG02.通过与GRACE官方机构发布的模型和其他国际主流权威模型进行对比,发现基于运动学轨道结合KBRR解算的模型Hust-IGGO1优于基于简动力学轨道结合KBRR解算的模型Hust-IGG02:在重力场系数C_(20)时间序列的统计数据上,Hust-IGG01比Hust-IGG02更接近SLR结果,在如C_(60)、C_(70)、C_(80)以及C_(90)等重力场低阶项上的数学统计均更接近CSR RL05;Hust-IGG01的重力场系数误差分布和GFZ RL05在同一水平,而Hust-IGG02的误差估计过于乐观;Hust-IGG02在主要质量变化区域上存在5%~10%信号低估,而Hust-IGG01能完全达到国际主流机构利用GPS观测数据的解算水平,Hust-IGG01与官方机构CSR、JPL和GFZ最新模型在格陵兰岛的冰川消融年际趋势分别是-125.4、-125.4、-127.3、-124.3 Gt·a^(-1),在亚马逊流域的平均等效水高周年振幅分别是17.56、17.40、17.46、17.22 cm,在撒哈拉沙漠的平均等效水高均方差分别是0.87、0.77、1.10、0.87 cm;另外在Hust-IGG01的实际应用上,本文分析了全球32个主要流域质量变化的年际趋势、周年振幅和半周年振幅三种信号模式,统计结果显示Hust-IGG01与CSR RL05结果基本吻合.

关键词： GRACE 时变重力场运动学轨道简动力学轨道等效水高

静电悬浮加速度计在轨质心位置的最小二乘估计

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地球物理学报 2017年第3期60卷 897-902页

作者：李洪银屈少波白彦峥吴书朝周泽兵华中科技大学物理学院基本物理量测量教育部重点实验室武汉430074 华中科技大学自动化学院武汉430074 华中科技大学地球物理研究所武汉430074

本文使用国内首次搭载飞行的静电悬浮加速度计在轨数据与卫星姿态数据,对加速度计与卫星质心的相对位置进行了估计测量.文中分析得到,在卫星姿态机动时,加速度计的输入加速度主要来自于离心加速度及角加速度引入的线加速度.结合卫星姿... 详细信息

本文使用国内首次搭载飞行的静电悬浮加速度计在轨数据与卫星姿态数据,对加速度计与卫星质心的相对位置进行了估计测量.文中分析得到,在卫星姿态机动时,加速度计的输入加速度主要来自于离心加速度及角加速度引入的线加速度.结合卫星姿态机动时陀螺仪的测量数据,使用最小二乘法对加速度计质心位置的三个分量进行了联合估计.结果表明:质心位置的估计精度达到约6 mm水平,主要受限于卫星平台条件和加速度计测量精度限制.利用本文方法对未来重力卫星任务进行了分析,若使用精度为1×10^(-10)m·s^(-2)加速度计以及2角秒分辨率的星敏感器,可将质心位置估计精度提高至4.6×10^(-6)m水平.

关键词：重力卫星静电悬浮加速度计质心偏差参数拟合最小二乘估计

利用径向基函数RBF解算GRACE全球时变重力场

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地球物理学报 2017年第4期60卷 1332-1346页

作者：杨帆许厚泽钟敏王长青周泽兵华中科技大学物理学院地球物理研究所武汉430074 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武汉430077

本文利用GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)level 1b数据和径向基函数RBF(radial basis function)方法解算了全球时变地球重力场.RBF基函数相比传统球谐(spherical harmonic)基函数,其高度的空域局部特性使得正则化过程易于添加先验协方差信息,从而可能揭示更加准确的重力场信号.本文研究表明,RBF基函数算法在精化现有的GRACE全球时变重力场模型,如提升部分区域信号幅度等方面具有一定优势.本文通过将RBF的尺度因子作为待解参数,基于GRACE卫星的Level 1b数据和变分方程法,成功获取了2009-2010年90阶无约束全球时变重力场RBF模型Hust-IGG03,以及正则化全球时变重力场RBF模型Hust-IGG04.通过与GRACE官方数据处理中心GFZ发布的最新90阶球谐基时变模型RL05a进行对比,结果表明:(1)无约束RBF模型Hust-IGG03和GFZ RL05a在空域和频域表现基本一致;(2)正则化RBF模型Hust-IGG04无需进行后处理滤波已经显示较高信噪比,噪音水平接近于球谐基模型GFZ RL05a经400 km高斯滤波后的效果;(3)HustIGG04相比400 km高斯滤波GFZ RL05a在周年振幅图和趋势图上显示出更多的细节信息,并且呈现出更强的信号幅度,如在格陵兰冰川融化趋势估计上Hust-IGG04比GFZ RL05a提高了24.2%.以上结果均显示RBF方法有助于进一步挖掘GRACE观测值所包含的时变重力场信息.

关键词： GRACE 时变重力场径向基函数局部重力场正则化

用于卫星重力梯度测量的加速度计性能参数分析

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大地测量与地球动力学 2012年第5期32卷 148-153页

作者：祝竺周泽兵华中科技大学物理学院武汉430074 华中科技大学地球物理研究所武汉430074

根据梯度测量原理并结合GOCE重力梯度卫星的在轨L1b实测数据,分析了静电悬浮加速度计分辨率、标度因数与二次项系数对梯度测量的影响。在此基础上建议,未来卫星重力梯度测量计划需选用更高精度的加速度计和采用三轴无拖曳控制技术。

关键词：静电重力梯度仪加速度计分辨率标度因数二次项系数

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利用旋转卫星法开展加速度计在轨检验研究

宇航学报 2010年第5期31卷 1362-1367页

作者：祝竺张晓敏周泽兵华中科技大学物理学院武汉430074 航天东方红卫星有限公司北京100094

利用旋转卫星法开展高精度空间加速度计在轨性能检验的可行性分析表明该方法能够在轨测量加速度计的分辨率、质心重合度、标度因数和安装误差,并根据GRACE卫星的相关参数估计了采用该方法可能达到的测量水平,这不仅有利于加速度计载荷... 详细信息

利用旋转卫星法开展高精度空间加速度计在轨性能检验的可行性分析表明该方法能够在轨测量加速度计的分辨率、质心重合度、标度因数和安装误差,并根据GRACE卫星的相关参数估计了采用该方法可能达到的测量水平,这不仅有利于加速度计载荷在轨性能评价,而且对于重力场测量卫星的最终数据处理具有指导意义。

关键词：重力卫星加速度计在轨检验卫星旋转法

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VML在WebGIS图形显示中的应用研究

测绘信息与工程 2005年第3期30卷 12-13页

作者：周泽兵武汉大学空间信息与数字工程研究中心武汉市珞喻路129号430079

针对目前被动式WebGIS地图显示的局限,提出了引入VML的解决办法,使客户端容易实现矢量地图显示、地物动态变化显示、专题制图显示等,丰富了WebGIS的地图表现方式。

关键词： WebGIS VML 图形显示应用地图显示动态变化专题制图表现方式被动式客户端矢量地物

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用于引力波探测器中的弯曲弹簧隔振系统

华中理工大学学报 1998年第7期26卷 13-15页

作者：龙飞周泽兵罗俊华中理工大学物理系

对三级弯曲弹簧构成的隔振系统进行了研究，该系统是为引力波探测而设计制造的，它全部由金属构成，结构紧凑，共振频率低．在质心附近悬挂质量并用薄钢片连接弹簧与钢棒，减少了系统正交振动模式之间的耦合．实验结果表明，该系统的三... 详细信息

对三级弯曲弹簧构成的隔振系统进行了研究，该系统是为引力波探测而设计制造的，它全部由金属构成，结构紧凑，共振频率低．在质心附近悬挂质量并用薄钢片连接弹簧与钢棒，减少了系统正交振动模式之间的耦合．实验结果表明，该系统的三个垂直共振模式分别为１．２８Ｈｚ，２．０９Ｈｚ和３．５６Ｈｚ，水平模式为０．６７Ｈｚ．测量结果表明，该系统具有很好的隔振效果，在１０Ｈｚ处达到近７０ｄＢ的衰减．

关键词：引力波探测器弯曲弹簧隔振系统传递率

星载加速度计频域噪声对时变重力场反演的影响研究

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1733-1745页

作者：周浩李耀宗周泽兵肖云罗志才华中科技大学物理学院地球物理研究所武汉430074 华中科技大学精密重力测量国家重大科技基础设施武汉430074 西安测绘研究所西安710054

星载加速度计是低低卫星跟踪卫星测量的核心载荷之一,其观测噪声受仪器本身和观测环境的综合影响.本文综合考虑加速度计仪器的研制能力和观测环境,系统分析了不同频率特性的加速度计噪声对时变重力场反演精度的影响.首先,下一代重力卫... 详细信息

星载加速度计是低低卫星跟踪卫星测量的核心载荷之一,其观测噪声受仪器本身和观测环境的综合影响.本文综合考虑加速度计仪器的研制能力和观测环境,系统分析了不同频率特性的加速度计噪声对时变重力场反演精度的影响.首先,下一代重力卫星推行的加速度计频域噪声明显小于GRACE卫星搭载的加速度计,但受限于背景力模型误差的影响,其反演重力场模型精度的提升幅度小于2%.其次,受卫星飞行过程中温度和磁场等周期性变化的影响,加速度计观测数据中存在固定频率的音调误差,在同类型、大小的音调误差下,径向和沿轨方向的音调误差对重力场精度的影响显著,而法向方向影响较小;以能否提取空域内的时变信号为限制条件,径向和沿轨方向的音调误差应小于10-8m·s^(-2),而法向方向可放宽至10-7m·s^(-2);为了削弱时变重力场模型南北条带误差的影响,应该约束加速度计高频音调误差的影响.最后,探讨了三轴敏感加速度计对重力场反演精度的潜在贡献,由于重力场反演精度与加速度计法方向观测精度的响应关系相对较弱,三轴敏感加速度计仅能提升约2%的重力场反演精度.研究结果表明,由于加速度计频域噪声与重力场反演精度存在复杂的响应关系,在重力卫星研制或观测数据处理过程中,不能仅仅考虑加速度计的噪声水平,还应该充分考虑加速度计在频域内各类噪声特性的影响.

关键词：星载加速度计频域噪声音调误差时变重力场卫星重力测量

卫星重力测量中加速度计在轨参数校准方法研究

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中国空间科学技术 2009年第6期29卷 74-80页

作者：周泽兵白彦峥祝竺张晓敏华中科技大学物理学院武汉430074 航天东方红卫星有限公司北京100094

文章介绍了静电悬浮加速度计的基本工作原理,概述了目前卫星重力测量中加速度计参数的在轨外部校准方法,讨论了利用推进器推力、卫星旋转产生的离心力、引力开展加速度计标度因数在轨实时标定的可行性。

关键词：在轨标定标度因数加速度计重力测量卫星