[发明专利]一种基于梯度法的航空重力矢量向下延拓方法及系统

说明书

本发明公开一种基于梯度法的航空重力矢量向下延拓方法及系统。方法包括：利用高精度超高阶地球重力场模型，计算重力矢量三分量在径向方向的改正数；获取延拓高度；根据所述延拓高度对所述重力矢量三分量在径向方向的改正数进行计算，得到重力矢量三分量在径向方向的改正值；获取航空重力矢量测量数据；根据所述重力矢量径向方向的改正值对所述航空重力矢量测量数据进行改正，得到延拓面上的重力矢量三分量数据；对所述延拓面上的重力矢量三分量数据进行精度评估，得到精度评估结果。本发明能够实现空中任意一点航空重力矢量三分量测量数据的有效延拓，并且延拓结果精度较高。

技术领域

本发明涉及航空重力测量领域，特别是涉及一种基于梯度法的航空重力矢量向下延拓方法及系统。

背景技术

航空重力矢量测量是以飞机为载体，使用航空重力矢量测量系统对地球扰动引力三分量进行测量的活动。航空重力矢量与标量相比，具有明显的优势，在相同的作业时间内，它获得的地球重力场信息是标量测量的三倍，其中的两个水平分量(东向和北向分量)，经换算可得到高精度的垂线偏差信息。此外，将矢量方法测得的三分量信息进行合理组合，可以显著提高局部大地水准面的确定精度，这对于大地测量、地球物理等学科领域以及国防科学均有着十分重要的现实意义。

航空重力矢量测量数据在应用时，一般需要延拓到地球表面或大地水准面上，主要用于不同类型重力测量数据的融合、全球或区域地球重力场模型的构建、全球或区域(似)大地水准面的精化、水下重力匹配辅助导航中重力基准图的生成等。

目前常用的向下延拓方法均是针对航空重力标量测量数据进行研究的，并没有适用于航空重力矢量测量数据的向下延拓方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于梯度法的航空重力矢量向下延拓方法及系统，能够实现空中任意一点航空重力矢量三分量测量数据的有效延拓，并且延拓结果精度较高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于梯度法的航空重力矢量向下延拓方法，包括：

利用高精度超高阶地球重力场模型，计算重力矢量三分量在径向方向的改正数；

获取延拓高度；

根据所述延拓高度对所述重力矢量三分量在径向方向的改正数进行计算，得到重力矢量三分量在径向方向的改正值；

获取航空重力矢量测量数据；

根据所述重力矢量径向方向的改正值对所述航空重力矢量测量数据进行改正，得到延拓面上的重力矢量三分量数据；

对所述延拓面上的重力矢量三分量数据进行精度评估，得到精度评估结果。

可选的，所述利用高精度超高阶地球重力场模型，计算重力矢量三分量在径向方向的改正数，具体包括：

利用高精度超高阶地球重力场模型，采用公式

计算重力矢量在径向方向上的三分量；所述三分量包括东向分量、北向分量和垂直分量；

其中，δ_r表示径向扰动引力矢量，表示纬度方向扰动引力矢量，δ_λ表示经度方向扰动引力矢量，fM表示万有引力常数f与地球总质量M的乘积；R为地球平均半径；r＝R+h，r表示扰动引力矢量测量面上任意一点的地心向径，h表示飞行高度；θ、λ分别表示地心余纬和地心经度；表示完全正常化地球扰动引力位系数；n和m分别表示球谐系数的阶和次；表示完全正常化缔合勒让德函数，表示Legendre函数一阶导数；

采用公式