[发明专利]基于引力钟慢效应探测的全球重力场获取方法

权利要求书

1.一种基于引力钟慢效应探测的全球重力场获取方法，其特征在于，利用星上时钟去探测引力钟慢效应，从而实现重力场的测量；包括如下步骤：

1)卫星飞行在200-500km的近地轨道上，在卫星上搭载高精度时钟，设为A点；

2)放置引力钟，即基准时钟，将其设为B点；

3)考察沿地心径向相距一段位移的两点A与B，计算星上时钟所处的A点与“基准时钟”所处的B点之间的引力场强相差；

4)基于广义相对论，检测两点处两个时钟频率的变化差异，计算两钟的时间读数之差Δt；

5)获取Δt计算星上时钟所处的A点的重力加速度，获取地球重力场的分布信息。

2.如权利要求1所述的基于引力钟慢效应探测的全球重力场获取方法，其特征在于，所述步骤3中，计算星上时钟所处的A点与“基准时钟”所处的B点之间的引力场强相差的方法为：

地心径向相距一段位移的两点A与B，A与B分别与地心相距r_A、r_B，其中r_A＝R+h_A，r_B＝R+h_B，R为地球半径，h_A与h_B为A、B两点的轨道高度；

当两点距离差值为Δh＝r_A-r_B>0时，星上时钟所处的A点与“基准时钟”所处的B点之间的引力场强相差：

3.如权利要求1所述的基于引力钟慢效应探测的全球重力场获取方法，其特征在于，所述步骤4中，两钟的时间读数之差Δt的计算方法为：

根据广义相对论原理，假设A时钟经历ΔτA的时间内，看到B时钟走了ΔτB的时间，则

其中，c为光速，r_A、r_B是A与B分别与地心的距离；

由于2GM/c²r_A＝1，2GM/c²r_B＝1，因此由牛顿二项式定理可得

因此两钟的时间读数之差Δt＝Δτ_A-Δτ_B为

4.如权利要求1或3所述的基于引力钟慢效应探测的全球重力场获取方法，其特征在于，星上时钟所处的A点的重力加速度的计算方法为：

其中c为光速，r_A、r_B是A与B分别与地心的距离。根据广义相对论原理，ΔτA为A时钟经历的时间，ΔτB为A时钟经历的ΔτA内所看到的B时钟已走的时间。

5.如权利要求1所述的基于引力钟慢效应探测的全球重力场获取方法，其特征在于，所述步骤1中星上搭载高精度时钟为原子光钟。

6.如权利要求1所述的基于引力钟慢效应探测的全球重力场获取方法，其特征在于，所述基准时钟的放置地点选取地球表面或空间已知准确重力加速度的地点。