[发明专利]一种基于双向积分的卫星重力场反演方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于“双向积分”的卫星重力场反演方法和系统。其中，基于“双向积分”的卫星重力场反演方法包括：获取待反演卫星重力场中轨道的初始历元和末尾历元；获取卫星重力场反演模型；将所述初始历元和所述末尾历元输入至所述卫星重力场反演模型完成所述卫星重力场的反演。本发明提供的基于“双向积分”的卫星重力场反演方法和系统，通过采用卫星重力场反演模型对卫星重力场进行反演，能够大大减弱系统误差对卫星重力场反演结果的影响，提高卫星重力场反演的精度。

技术领域

本发明涉及卫星重力场反演技术领域，特别是涉及一种基于“双向积分”的卫星重力场反演方法和系统。

背景技术

地球重力场是反映地球物质分布、运动与变化的基本物理场。精确确定地球重力场的精细结构及其时空变化，在军事国防建设、国民经济、空间科学、地球科学及相关学科的研究中具有极其重要的作用和意义。地球重力场的研究是一项基础性任务，也是大地测量学领域的研究核心和热点。卫星重力测量开辟了人类探测地球重力场新纪元，被认为是21世纪初最有价值和应用前景的高效重力探测技术。

利用重力卫星数据反演地球重力场，即构建卫星重力场反演模型，是地球重力卫星的核心任务。利用重力卫星数据反演地球重力场的常用的方法分为时域法和空域法。时域法主要包括：Kaula线性摄动法、动力法、基线法、能量法、加速度法和短弧值法等，它适合CHAMP卫星(Challenging Minisatellite Payload，挑战性小卫星有效载荷卫星)和GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment，重力恢复与气候实验)卫星的解算。空域法适用于GOCE卫星 (GravityField and Stead-state Ocean Circulation Explore，重力场和静态洋流探测卫星)数据解算地球重力场。在众多卫星重力场解算方法中，动力法是被广泛采用的经典的方法。

在采用动力法求解地球卫星重力场反演模型时，涉及到牛顿运动方程及变分方程的求解，需先进行轨道积分，然后基于残差信息构建法方程并进一步进行重力场解算。数值积分就是直接对卫星运动方程和变分方程进行数值积分，以参考历元的卫星位置和速度作为初始值，逐步求得任意时刻的卫星位置、速度及状态转移矩阵。

数值积分方法给出的是离散步点上的近似值，不可避免的存在误差，除初值误差外，还有截断误差和舍入误差。不论是单步法或是多步法，某一步产生的误差(包括初值误差和舍入误差)都会传播下去，误差将会累积，只有当误差的累积受到控制，相应的数值方法才是稳定的。

轨道积分实际上是基于一组初值，通过积分卫星运动方程外推出未来的卫星轨道的过程。在外推过程中，由于受误差传播影响，推算区间越长，积分累积的误差就越大。轨道积分的单向误差累积效应，使得基于误差传播定律获得的法方程信息较差，导致估算的位系数偏差较大。

因此，针对含系统误差单向传递的情形，提供一种能够大大减弱系统误差对卫星重力场反演结果的影响、提高重力场反演精度的卫星重力场反演方法是本领域亟待解决的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于“双向积分”的卫星重力场反演方法和系统，以大大减弱系统误差对卫星重力场反演结果的影响，提高卫星重力场反演的精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于“双向积分”的卫星重力场反演方法，包括：

获取待反演卫星重力场中轨道的初始历元和末尾历元；

获取卫星重力场反演模型；

将所述初始历元和所述末尾历元输入至所述卫星重力场反演模型完成所述卫星重力场的反演。

可选的，所述卫星重力场反演模型的构建过程具体包括：