[发明专利]一种捷联式水下动态重力测量仪

说明书

本发明涉及一种捷联式水下动态重力测量仪，属于重力测量领域，该系统主要由惯性测量单元、数据系统、多普勒测速仪、深度计、超短基线水声定位设备、水下承压舱组成；水下承压舱底部具有安装孔，可采用螺栓与水下动态载体固联；多普勒测速仪测量对海底或对海流的速度，深度计测量重力仪深度，超短基线水声定位设备测量重力仪的位置，它们的测量结果作为外部观测量，与惯性测量单元的捷联惯导解算结果进行联邦滤波，得到各导航参数和比力测量值后进行重力异常解算。本发明满足了水下动态重力测量的需求，具有制造成本低、测量效率高、覆盖面积大、适应动态测量环境、接近海底重力信号源等优点。

技术领域：

本发明涉及一种重力测量装置，特别是涉及一种捷联式水下动态重力测量仪，属于重力测量领域。

背景技术：

地球重力场是重要的地球基本物理特征之一，它制约着地球本身及其附近空间的一切物理事件。地球重力场的测定对大地测量学、空间科学、地球物理学、地球动力学、海洋科学、资源勘探以及现代军事等学科具有重要意义。当前，主要的地球重力场测量方式有地面重力测量、航空重力测量、海洋重力测量和卫星重力测量。海洋占据了地球表面71％的面积，是地球重力测量的主要对象。目前，普遍采用的海洋重力测量方式为水下静态重力测量和船载动态重力测量。但是，这两种测量方式仍存在一定的局限性。

水下静态重力测量靠近信号源、信号强度大、测量精度高，但其单点测量操作时间长、效率低，无法进行大面积覆盖测量。

船载重力测量中，水层类似于一个巨大的低通滤波器，海底重力信号的高频信息会随着观测距离的增加而迅速衰减甚至消失。因此，船载重力测量可能无法探测到重力信号中有用的高频部分，不适合深海重力测量。

船载重力测量中目前采用的海洋重力仪包括基于双轴稳定平台的海洋重力仪和基于三轴平台惯导的海洋重力仪。基于双轴稳定平台的海洋重力仪通常采用弹簧型重力传感器，这种重力传感器需要非常高的制造工艺，且成本高、难以量产，因此，相应的重力仪的抗恶劣环境能力差、维护成本高。文献《直线型海洋重力仪负漂移原因分析及处理》(王劲松,叶宇星,徐行等.地质学刊,2016,40(2):326-330.)中提到的采用零长弹簧的L&R S系列摆杆型海洋重力仪和采用直立弹簧的KSS31M直线型海洋重力仪就是基于双轴稳定平台的海洋重力仪。基于三轴平台惯导的海洋重力仪实质上是一台完整的高精度平台惯导系统，相较于基于双轴稳定平台的海洋重力仪，其多出了一个稳定轴，使得其制造成本更高，且不能在动态性大的环境中工作。文献《航空/海洋重力测量仪器发展综述》(胡平华,赵明,黄鹤等.导航定位与授时,2017,4(4).)提到的GT-2M平台式海洋重力仪就是基于三轴平台惯导系统的海洋重力仪。

因此，设计一种制造成本低、测量效率高、覆盖面积大、适应动态测量环境、可接近海底重力信号源的海洋重力仪对于海洋重力测量具有重要意义。

发明内容：

针对上述问题，本发明提供了一种捷联式水下动态重力测量仪，它可以适应动态测量环境、接近海底重力信号源，且制造成本低、测量效率高、覆盖面积大。本发明的目的通过以下技术方案实现：