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基于卫-卫跟踪观测技术利用能量守恒法恢复地球重力场的数值模拟研究

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地球物理学报 2006年第3期49卷 712-717页

作者：郑伟邵成刚罗俊许厚泽华中科技大学物理系中国科学院测量与地球物理研究所

根据卫-卫跟踪观测技术的测量原理,基于能量守恒法建立了一种新的双星相互跟踪和三星相互跟踪的卫星观测方程.通过数值模拟,采用预处理共轭梯度法恢复120阶地球重力场.模拟结果表明:第一,双星相互跟踪恢复地球重力场的精度和美国喷气动... 详细信息

根据卫-卫跟踪观测技术的测量原理,基于能量守恒法建立了一种新的双星相互跟踪和三星相互跟踪的卫星观测方程.通过数值模拟,采用预处理共轭梯度法恢复120阶地球重力场.模拟结果表明:第一,双星相互跟踪恢复地球重力场的精度和美国喷气动力实验室公布的EIGEN-GRACE02S的结果相符合;第二,三星相互跟踪恢复地球重力场的精度较双星提高约2倍.

关键词：地球重力场 GRACE卫星卫-卫跟踪能量守恒法预处理共轭梯度法

利用能量守恒法和GOCE卫星轨道数据反演地球重力场模型

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武汉大学学报（信息科学版） 2014年第9期39卷 1043-1046页

作者：苏勇范东明谷延超西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756

利用傅立叶级数拟合GOCE卫星的耗散能,解决了基于能量守恒法恢复GOCE重力场模型时耗散能的计算问题。采用Helmert-Wolf参数估计法统一求解位系数、能量常数和耗散能的傅立叶级数拟合参数,并采用消局部参数的最小二乘法求解位系数。该方... 详细信息

利用傅立叶级数拟合GOCE卫星的耗散能,解决了基于能量守恒法恢复GOCE重力场模型时耗散能的计算问题。采用Helmert-Wolf参数估计法统一求解位系数、能量常数和耗散能的傅立叶级数拟合参数,并采用消局部参数的最小二乘法求解位系数。该方法不需要任何初始值或参考模型,不需要采用差分方法处理能量常数,也不需要进行迭代计算。利用GOCE卫星2009-11-01~2010-02-12共103d的精密轨道数据反演了三组100阶次的重力场模型GOCE-ECP01S、GOCE-ECP02S和GOCE-ECP03S,并与EIGEN-5C、EIGENCHAMP05S和GOCO03S模型进行比较。结果表明,采用一阶傅立叶级数拟合GOCE卫星的耗散能效果最好,反演的GOCE-ECP01S模型精度最高,整体精度优于EIGEN-CHAMP05S,但较GOCO03S模型的精度偏低;在100阶次的大地水准面误差为±3.2cm,但由于极空白的影响,恢复模型的带谐项位系数精度偏低。

关键词：能量守恒法 GOCE卫星地球重力场模型耗散能位系数傅立叶级数

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能量守恒法应用于GOCE卫星数据解算

能量守恒法应用于GOCE卫星数据解算

作者：郭江西南交通大学

学位级别：硕士

CHAMP、GRACE、GOCE等低轨卫星的相继升空,卫星重力探测已成为大地测量学中又一重要的研究领域,同时多种学科对地球重力场的要求也越来越高,应用也越来越广泛,几乎覆盖到地球物理的所有学科,而地球重力场模型是所有研究的基础,,比如大... 详细信息

CHAMP、GRACE、GOCE等低轨卫星的相继升空,卫星重力探测已成为大地测量学中又一重要的研究领域,同时多种学科对地球重力场的要求也越来越高,应用也越来越广泛,几乎覆盖到地球物理的所有学科,而地球重力场模型是所有研究的基础,,比如大地水准面差距、重力异常等。基于此本文就重点研究了重力场模型的位系数解算,以及在大地水准面差距、重力异常方面进行了对比。本文主要的研究内容概述如下： 1.重点分析了地球重力场模型和卫星重力探测所具有的重大意义,总结了目前国际上对地球重力场的研究现状及已公布的重力场模型情况,分析了我国目前地球重力研究的现状及问题：重力测量覆盖范围不足,卫星数据匮乏,理论研究缺乏创新性等。 2.从地球重力场的基础理论开始研究,严格推导了重力场模型的计算公式,列举了反演重力场模型的几种方法：直接法、空域法和时域法;结合卫星重力探测技术,推导了运用能量守恒法反演地球重力场模型的计算公式,联立这两类公式列立误差方程,解算重力场模型位系数;同时也分析了在解算误差方程时的几种方法,并选取最小二乘法为本文的解算方法。 3.从ESA获得GOCE卫星数据,重点研究分析了数据组织结构,并对轨道数据进行了简单的预处理,以供后续的解算使用,重点分析了所涉及到几种坐标系,编写程序进行了坐标转换(四元素法);推导了采用重力梯度数据反演重力场模型的计算方法;计算了1天的几何学轨道数据,对其进行了粗差探测,在XY方向精度(轨道均方根差)可达到20mm,Z方向精度相对低点,有个别超过35mm。 4.计算了GOCE卫星轨道受到的各种摄动力影响(主要六个),在解算时进行轨道改正;编写程序反演了一组重力场模型SWJTG11,并与参考模型进行了比对,各阶方差误差主要集中在10-10左右,各阶大地水准面差距与参考模型之差最大达到10.4mm。 5.利用GMT绘图软件,绘出了全球大地水准面差距分布图和全球重力异常分布图,以及它们之间差值的分布图,重点从色彩和精细程度比对与参考模型的差异,从地理上分析之间的差距分布。

关键词：卫星重力地球重力场模型能量守恒法 GOCE GMT

基于改进神经网络和能量守恒法的热电联产机组发电量计算

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热力发电 2020年第1期49卷 70-77页

作者：周灵杰李博彤汪鸿骆小满阮江军武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 国网冀北电力有限公司北京100053

针对地方热电厂供热量和热电联产机组“以热定电”原则下发电量难以准确确定的问题,提出了一种基于改进神经网络和能量守恒法的热电联产机组发电量计算方法。首先根据经验公式和尝试法确定BP神经网络(BPNN)最佳隐含层神经元数。然后采... 详细信息

针对地方热电厂供热量和热电联产机组“以热定电”原则下发电量难以准确确定的问题,提出了一种基于改进神经网络和能量守恒法的热电联产机组发电量计算方法。首先根据经验公式和尝试法确定BP神经网络(BPNN)最佳隐含层神经元数。然后采用自适应遗传算法(AGA)对BPNN的初始权值和阈值进行优化,以提升网络的全局搜索能力,构建起AGA-BPNN供热量预测模型,实现对供热量的准确预测。最后通过能量守恒法推导得到“以热定电”原则下的热电联产机组发电量最大值和最小值表达式,可准确计算在给定的民用供热量和工业供热量下机组发电量范围。本文方法可为调度部门合理制定热电厂发电量计划提供可靠的参考依据。

关键词：以热定电热电联产自适应遗传算法 BP神经网络能量守恒法发电量计算

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能量守恒法解热化学问题三例

中学生理科应试 2004年第8期 41-42页

作者：陈献忠浙江省玉环县玉城中学317600

基于能量守恒法解算GRACE-FO重力场模型

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基于能量守恒法解算GRACE-FO重力场模型

GRACE卫星关键载荷实测数据的有效处理和地球重力场的精确解算

大数据与地球物理——第十六届国家安全地球物理专题研讨会

作者：谭勖立王庆宾冯进凯黄炎黄子炎吕明昊信息工程大学

介绍了GRACE-FO计划、其数据产品以及卫星的轨道参数与有效载荷。阐述了基于能量守恒定理,利用低轨卫星高低跟踪与低低跟踪数据恢复地球重力场模型的原理与算法。利用GRACE-FO卫星2020年1月观测数据解算了96阶地球重力场模型,并与其地... 详细信息

介绍了GRACE-FO计划、其数据产品以及卫星的轨道参数与有效载荷。阐述了基于能量守恒定理,利用低轨卫星高低跟踪与低低跟踪数据恢复地球重力场模型的原理与算法。利用GRACE-FO卫星2020年1月观测数据解算了96阶地球重力场模型,并与其地面数据处理中心发布的同时期月重力场模型进行对比。结果表明,解算所得模型与对比模型精度相当。

关键词： GRACE-FO 卫星重力能量守恒法地球重力场模型位系数

来源： cnki会议评论

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地球物理学报 2009年第8期52卷 1966-1975页

作者：郑伟许厚泽钟敏员美娟周旭华彭碧波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 日本京都大学防灾研究所武汉科技大学应用物理系武汉430081

首先对美国喷气推进实验室(JPL)公布的2007-06-01～2007-12-31时间段内的GRACE Level 1B卫星GPS轨道位置和速度、K波段系统星间速度、加速度计非保守力以及恒星敏感器姿态实测数据对应进行了轨道拼接、粗差探测、线性内捅、重新标定、... 详细信息

首先对美国喷气推进实验室(JPL)公布的2007-06-01～2007-12-31时间段内的GRACE Level 1B卫星GPS轨道位置和速度、K波段系统星间速度、加速度计非保守力以及恒星敏感器姿态实测数据对应进行了轨道拼接、粗差探测、线性内捅、重新标定、坐标转换、误差分析等有效处理;其次,基于改进的能量守恒法恢复了120阶GRACE地球重力场,在1 20阶处累计大地水准面精度为25.313 cm;最后,检验了本文地球重力场模型IGG-GRACE的可靠性,同时分析了IGG GRACE解算精度在低频部分略优于德国波兹坦地学研究中心(GFZ)公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型,而在中高频部分略低的原因.

关键词： GRACE 关键载荷实测数据能量守恒法地球重力场

利用GOCE卫星轨道数据恢复地球重力场模型的方法

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测绘学报 2015年第2期44卷 142-149页

作者：苏勇范东明游为西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031

欧空局早期公布的时域法和空域法解算的GOCE模型均采用能量守恒法处理轨道数据,但恢复的长波重力场信号精度较低,而且GOCE卫星在两极存在数据空白,利用其观测数据恢复重力场模型是一个不适定问题,导致解算的模型带谐项精度较低,需进行... 详细信息

欧空局早期公布的时域法和空域法解算的GOCE模型均采用能量守恒法处理轨道数据,但恢复的长波重力场信号精度较低,而且GOCE卫星在两极存在数据空白,利用其观测数据恢复重力场模型是一个不适定问题,导致解算的模型带谐项精度较低,需进行正则化处理。本文分析了基于轨道数据恢复重力场模型的方法用于处理GOCE数据的精度,对最优正则化方法和参数的选择进行了研究。利用GOCE卫星2009-11-01—2010-01-31共92d的精密轨道数据,采用不依赖先验信息的能量守恒法、短弧积分法和平均加速度法恢复GOCE重力场模型,利用Tikhonov正则化技术处理病态问题。结果表明,平均加速度法恢复模型的精度最高,能量守恒法的精度最低,短弧积分法的精度稍差于平均加速度法。未来联合处理轨道和梯度数据时,建议采用平均加速度法或短弧积分法处理轨道数据,并且轨道数据可有效恢复120阶次左右的模型。Kaula正则化和SOT处理GOCE病态问题的效果最好,并且两者对应的最优正则化参数基本一致,但利用正则化技术不能完全抑制极空白问题的影响,需要联合GRACE等其他数据才能获得理想的结果。

关键词： GOCE卫星地球重力场模型能量守恒法短弧长积分法平均加速度法正则化技术

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

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宇航学报 2011年第3期32卷 697-706页

作者：郑伟许厚泽钟敏员美娟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 日本京都大学防灾研究所武汉科技大学应用物理系武汉430081

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... 详细信息

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/s2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。

关键词： GRACE 关键载荷精度指标匹配关系能量守恒法地球重力场