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重力梯度特征向量和多尺度分析法在密度异常深度探测中的应用

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武汉大学学报（信息科学版） 2016年第3期41卷 322-330页

作者：刘金钊柳林涛梁星辉叶周润李红蕾中国地震局第一监测中心天津300180 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湖北武汉430077

相较于传统的重力测量手段,重力梯度测量能够以更高的灵敏度和分辨率反映出地下密度异常体的结构特征。随着科学技术的不断发展,航空及卫星重力梯度测量系统已经投入使用,并实现了大范围高精度的重力梯度测量。因此,现阶段的主要挑战在... 详细信息

相较于传统的重力测量手段,重力梯度测量能够以更高的灵敏度和分辨率反映出地下密度异常体的结构特征。随着科学技术的不断发展,航空及卫星重力梯度测量系统已经投入使用,并实现了大范围高精度的重力梯度测量。因此,现阶段的主要挑战在于对越来越多的重力梯度数据进行分析、处理和解释。本文根据重力梯度全张量主特征值对应的特征向量,对密度异常体的深度探测进行了研究。由于不同埋深的密度异常体具有不同的波长反映,利用多尺度分析法可以分解出不同频段重力梯度张量,从而增强对更大埋深密度异常体的探测分析能力。通过对模型和实测重力梯度数据的分析解算,结果表明,重力梯度的特征向量和多尺度分析法能够有效地确定密度异常体的深度信息,并且对干扰场源和随机噪声也具有一定的抗干扰能力。

关键词：重力梯度深度探测特征向量多尺度

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重力梯度张量数据的三维反演方法与应用

石油地球物理勘探 2013年第3期48卷 474-481,506+331页

作者：王浩然陈超杜劲松中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074

全张量重力梯度测量技术日趋成熟,已成为地球物理勘探的重要方法之一。本文将重力异常三维反演技术应用于重力梯度张量数据反演,并针对重力梯度张量数据,构建了联合反演目标函数,同时引入投影梯度算法对反演求解过程施加约束。通过理论... 详细信息

全张量重力梯度测量技术日趋成熟,已成为地球物理勘探的重要方法之一。本文将重力异常三维反演技术应用于重力梯度张量数据反演,并针对重力梯度张量数据,构建了联合反演目标函数,同时引入投影梯度算法对反演求解过程施加约束。通过理论模型试验和实际资料的应用,表明了方法的可行性和应用前景。

关键词：重力梯度三维反演数据拟合差模型目标函数

重力梯度稳定微小卫星大角度机动最优控制的遗传算法

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清华大学学报（自然科学版） 2000年第6期40卷 42-44,52页

作者：徐敏李俊峰王照林清华大学工程力学系北京100084

为满足小卫星设计要求 ,针对重力梯度稳定微小卫星 ,建立了其大角度姿态机动的动力学模型 ,并应用Pontryagin极大值原理进行了最优控制问题的研究。同时 ,将遗传算法引入卫星姿态控制的数值计算中 ,求解最短时间控制问题和能量最优控制... 详细信息

为满足小卫星设计要求 ,针对重力梯度稳定微小卫星 ,建立了其大角度姿态机动的动力学模型 ,并应用Pontryagin极大值原理进行了最优控制问题的研究。同时 ,将遗传算法引入卫星姿态控制的数值计算中 ,求解最短时间控制问题和能量最优控制问题 ,发展了一种新的最优控制问题的计算方法 ,避免了对迭代初值进行猜测的困难 ,提高了计算效率。以“清华一号”微小卫星为算例进行了数值仿真计算。

关键词：微小卫星大角度机动最优控制重力梯度

重力梯度对超大柔性空间结构在轨动力学特性的影响

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国防科技大学学报 2017年第3期39卷 7-14页

作者：穆瑞楠谭述君吴志刚大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学航空航天学院辽宁大连116024

空间太阳能电站是一种具有超大和高柔性特征的空间结构,这种空间结构在尺寸上远超以往的航天器,给轨道动力学特性的研究带来了新现象与新问题。以千米量级的哑铃模型为研究对象,考虑重力梯度影响,建立了Hamilton体系下的在轨动力学模型... 详细信息

空间太阳能电站是一种具有超大和高柔性特征的空间结构,这种空间结构在尺寸上远超以往的航天器,给轨道动力学特性的研究带来了新现象与新问题。以千米量级的哑铃模型为研究对象,考虑重力梯度影响,建立了Hamilton体系下的在轨动力学模型,利用辛龙格库塔法得到了不同参数取值下的动力学响应。通过对比仿真结果,得到了结构尺寸与重力梯度对轨道运动、姿态运动影响的定量关系。仿真结果表明,重力梯度引起了姿态-柔性振动耦合现象,姿态运动影响了结构振动曲线外部包络线样式,而柔性振动改变了姿态运动周期。

关键词：空间太阳能电站超大柔性空间结构 Hamilton方程哑铃模型重力梯度耦合

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重力梯度辅助导航的改进等值线匹配算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第1期41卷 36-40页

作者：袁赣南张红伟袁克非乔立伟哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064 天津航海仪器研究所天津300131

针对等值线迭代最近点算法(ICCP)在大的初始位置误差下易发散的问题,提出利用价值函数等值线算法对初始位置进行调优;针对该算法在旋转与平移变换过程中存在误差传播的问题,提出在最近点附近对ICCP算法进行加密的改进方法.在初始匹配误... 详细信息

针对等值线迭代最近点算法(ICCP)在大的初始位置误差下易发散的问题,提出利用价值函数等值线算法对初始位置进行调优;针对该算法在旋转与平移变换过程中存在误差传播的问题,提出在最近点附近对ICCP算法进行加密的改进方法.在初始匹配误差为3.5′下进行仿真实验,结果证明:利用加密的改进ICCP算法得到了最终匹配位置,提高了传统ICCP算法的精度;即使是在大的初始匹配误差下仍能达到很高的定位精度.

关键词：辅助导航等值线迭代最近点算法价值函数重力梯度潜器

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重力梯度同步观测方法

武汉大学学报（信息科学版） 2012年第4期37卷 428-431页

作者：赵珞成罗志才刘浩李琼武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室武汉市珞喻路129号430079

为了克服传统陆地重力梯度测量方法的不足,提出了利用两台或多台具有电子读数的相对重力仪测量重力梯度的同步观测方法和相应的数据处理模型,该方法无需进行固体潮改正和零漂改正而直接求解重力差,垂直重力梯度实验结果验证了该方法的... 详细信息

为了克服传统陆地重力梯度测量方法的不足,提出了利用两台或多台具有电子读数的相对重力仪测量重力梯度的同步观测方法和相应的数据处理模型,该方法无需进行固体潮改正和零漂改正而直接求解重力差,垂直重力梯度实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：重力梯度同步观测方法相对重力仪固体潮改正零漂改正

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基于重力梯度张量曲率的边界识别

地球物理学报 2019年第5期62卷 1872-1884页

作者：汤井田史庆斌胡双贵任政勇肖晓曲毅杨磊侯振隆庞成中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819 江苏华东八一四地球物理勘查有限公司南京210014

重力梯度张量曲率目前广泛用于重力数据的处理和解释中.为了拓宽重力梯度张量曲率的应用,本文回顾了重力梯度张量曲率的定义,从等位面的曲率定义出发,讨论了正确计算曲率的测量参考系及局部旋转的相关理论,并以单个球体和棱柱体为例来... 详细信息

重力梯度张量曲率目前广泛用于重力数据的处理和解释中.为了拓宽重力梯度张量曲率的应用,本文回顾了重力梯度张量曲率的定义,从等位面的曲率定义出发,讨论了正确计算曲率的测量参考系及局部旋转的相关理论,并以单个球体和棱柱体为例来说明曲率的正确计算方式.然后,在正确计算重力梯度张量曲率的基础上,将重力梯度张量曲率应用到重力数据的边界识别中,通过理论模型和实际数据详细分析和比较了各种曲率在重力边界识别中的应用效果.结果表明:基于等位面的局部旋转坐标系是各种曲率正确计算的先决条件,纠正了曲率计算的误区;在边界识别中,局部坐标系下所计算的高斯曲率进行边界识别能够较好的圈定地下地质体的边界.

关键词：重力梯度张量曲率等位面局部旋转坐标系边界识别

面向深地探测的光纤重力梯度仪测量原理与研制进展

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地球物理学报 2024年第2期67卷 809-819页

作者：王文伯陈彦钧朱兰鑫黄慧敏操玉文曹新宇周子奇周桐何妍时方朔李正斌北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京100871 北京大学软件与微电子学院北京102600 北京大学信息科学技术学院北京100871

发展深地探测技术对于推进地球物理发展有重要意义.基于重力梯度的深地传感技术具备自身独有的优势,可以有效弥补现有主要方法的局限.本文提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量原理,将重力梯度转化为角加速度并利用光纤角加速... 详细信息

发展深地探测技术对于推进地球物理发展有重要意义.基于重力梯度的深地传感技术具备自身独有的优势,可以有效弥补现有主要方法的局限.本文提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量原理,将重力梯度转化为角加速度并利用光纤角加速度计进行精密传感.本文设计了重力梯度原型样机,并利用ANSYS有限元仿真论证了其可行性与稳定性,在此基础上对光纤重力梯度原型样机进行了长达14天的连续静态测试,得到角加速度测量本底噪声低于3×10^(-10)rad·s^(-2)·Hz^(-1/2),对应重力梯度测量噪声达0.68 E·Hz^(-1/2).基于光纤Sagnac干涉仪的重力梯度测量没有对传感单元一致性的要求,无需复杂的环境控制与辅助设备,测试结果展现了其高灵敏度特性以及应用于深地探测的巨大潜力.

关键词：深地探测重力梯度光纤角加速度计

基于实测重力异常和地形数据确定重力梯度的研究

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地球物理学报 2013年第7期56卷 2245-2256页

作者：刘金钊柳林涛梁星辉叶周润苏晓庆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 中国科学院大学北京100049

本文利用澳大利亚北领地West Arnhem Land地区实测重力异常数据并联合DEM(9″)和SRTM3(3″)地形高程数据,使用移去-恢复技术和Stokes积分方法计算了该地区两条剖面的重力梯度及其功率谱密度,使用FFT方法解算了整个地区的重力梯度值,结... 详细信息

本文利用澳大利亚北领地West Arnhem Land地区实测重力异常数据并联合DEM(9″)和SRTM3(3″)地形高程数据,使用移去-恢复技术和Stokes积分方法计算了该地区两条剖面的重力梯度及其功率谱密度,使用FFT方法解算了整个地区的重力梯度值,结果证明了联合重力异常数据和高分辨率地形高程数据能有效地提高重力梯度的解算精度;功率谱密度的计算结果与国外成熟的重力梯度功率谱密度模型相吻合,表明高于0.3Hz频率范围的功率谱密度可看做噪声,为重力梯度数据处理中噪声的辨别和剔除提供了借鉴,另外对重力梯度辅助导航基准图的构建以及重力梯度测量系统的标定提供了有益的探索.

关键词：重力梯度移去-恢复法 SRTM3 Stokes积分功率谱密度