[发明专利]快速解算GOCE卫星重力场模型的Torus方法和系统

说明书

本申请实施例提供一种快速解算GOCE卫星重力场模型的Torus方法和系统，其中方法包括：获取GOCE卫星引力梯度观测值，将所述观测值归算至名义轨道，并进行内插，生成Torus圆环面上的格网观测值；根据先验重力场信息获取伪观测值，利用快速傅里叶变换算法对所述伪观测值进行处理，生成Torus圆环面上的格网模拟值；根据所述格网观测值和所述格网模拟值的差异确定球谐系数改正量；根据所述球谐系数改正量确定最终球谐系数，生成最终球谐模型。本申请实施例的快速解算GOCE卫星重力场模型的Torus方法和系统，在解算卫星重力场模型时，能兼顾精度和计算难度，提高计算效率。

技术领域

本申请涉及卫星重力场技术领域，尤其涉及一种快速解算GOCE卫星重力场模型的Torus方法和系统。

背景技术

地球重力场作为地球的一个基本物理场，它反映了地球物质空间分布、运动和变化，地球重力场及其精细结构的确定是现代大地测量的主要科学目标之一，对大地测量学、固体地球物理、海洋学、冰川学等方面的研究具有重要的科学意义。确定地球重力场，主要是建立全球重力位模型，确定区域或全球高分辨率、高精度的大地水准面模型。

目前，官方发布的GOCE卫星重力场模型有GOSG01S、IGGT_R1、IfE_GOCE05s、GO_CONS_GCF_2_SPW_R5、NULP-02s、ITU_GGC16、GGM05G、GO_CONS_GCF_2_TIM_R5、GO_CONS_GCF_2_DIR_R5、JYY_GOCE04S、GOGRA04S、JYY_GOCE02S、ITG-Goce02等，其解算方法主要有直接法(direct，DIR)、空域法(space-wise，SPW)和时域法(time-wise，TIM)。

由于直接法没有任何近似和假设，所以精度较高，但对计算机要求也较高。空域法通过归算和内插大大减少了观测量，且无需考虑数据中断等问题，但同时也引入了误差。时域法不需要任何其他先验重力场信息，所以可实现“纯”GOCE卫星重力场模型的确定，但计算效率难以提高。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种快速解算GOCE卫星重力场模型的Torus方法和系统，来解决现有卫星重力场模型的解算方法不能兼顾精度和计算难度的技术问题。

基于上述目的，在本申请的第一个方面，提出了一种快速解算GOCE卫星重力场模型的Torus方法，包括：

获取GOCE卫星引力梯度观测值，将所述观测值归算至名义轨道，并进行内插，生成Torus圆环面上的格网观测值；

根据先验重力场信息获取伪观测值，利用快速傅里叶变换算法对所述伪观测值进行处理，生成Torus圆环面上的格网模拟值；

根据所述格网观测值和所述格网模拟值的差异确定球谐系数改正量；

根据所述球谐系数改正量确定最终球谐系数，生成最终球谐模型。

在一些实施例中，所述确定球谐系数改正量，包括：确定公式

中为集总系数，又称伪观测值，利用二维快速傅里叶变换得到，是转换系数和球谐系数α_nm、β_nm的线性组合：

其中，加和下标n＝n_min[2]，n_min＝max(|k|,m)+δ，δ取值取决于k和max(|k|,m)的奇偶性关系，奇偶性相同时，δ为0，不同时δ为1。

在一些实施例中，公式中的u和Λ为定义在两个不同方向的圆周，其变化范围均为[0,2π)，这两个圆周可形成一个封闭的圆环。

在一些实施例中，所述格网观测值分布在所述封闭的圆环上。