[发明专利]一种用于动基座重力仪的动态精度评估方法

摘要

本发明涉及一种用于动基座重力仪的动态精度评估方法，通过将动基座重力仪安装于特殊设计的试验车上，并选择合适的试验路段进行往复跑车测量，通过对比在同一路段上的多次重力异常值，可以实现动基座重力仪内符合精度的准确、有效评估，且方法简单，易于实现，成本低，效率高，此外本发明重力异常数据的处理方法，抗干扰能力强，具有较高的数据处理精度，特别适用于高精度动基座重力仪的重力异常提取，本发明可用于评估动基座重力仪的内外符合测量精度，适用于动基座重力仪的外场跑车测试。 1

主权项

1.一种用于动基座重力仪的动态精度评估方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、在地面架设差分GPS基站系统，所述GPS基站系统包括第一GPS接收机、第一GPS天线、第一记录设备和第一电源；(2)、将动基座重力仪(1)安装于减震架(2)的减震器(6)上，减震架(2)固定连接在试验车(3)地板上，(3)、安装地面差分GPS移动站系统，所述GPS移动站系统包括第二GPS接收机、第二GPS天线(4)、第二记录设备和第二电源，其中，第二GPS天线(4)固定安装在试验车(3)的顶部，与动基座重力仪(1)的相对位置保持不变；(4)、对动基座重力仪(1)在校准点进行静态前校，并在选取的试验路段进行试验车(3)的跑车试验，即：使试验车(3)从校准点出发，到达试验路段的另一端后，转弯并沿原路返回至校准点，之后在校准点进行静态后校，完成一次闭环测量；(5)、重复步骤(4)，形成至少2次闭环测量，每次闭环测量得到一组动基座重力仪(1)记录的试验车(3)的速度增量和角速度增量，并发送给第二记录设备；(6)、根据所述至少两组试验车(3)的速度增量、角速度增量以及第一记录设备、第二记录设备记录的数据，计算得到至少两组重力异常值；其中第一GPS接收机从第一GPS天线接收数据并发送给第一记录设备，第二GPS接收机从第二GPS天线接收数据并发送给第二记录设备；(7)、根据所述至少两组重力异常值计算动基座重力仪(1)的内符合精度，并将所述内符合精度与设定的阈值进行比较，若满足阈值要求，则表明动基座重力仪(1)的动态测量精度满足要求；所述步骤(6)中根据所述至少两组试验车(3)的速度增量、角速度增量以及第一GPS接收机、第二GPS接收机记录的数据，计算得到至少两组重力异常值的具体方法包括如下步骤：(6.1)、将试验车(3)的速度增量、角速度增量投影至载体坐标系下得到速度增量f^b和角速度增量(6.2)、进行捷联式海洋重力仪的动基座初始对准，获得从载体坐标系到实际数学平台坐标系的姿态转移矩阵所述姿态转移矩阵为对准时间段内最后时刻k时刻的姿态转移矩阵；(6.3)、根据对准时间段内最后时刻k时刻的姿态转移矩阵获得导航过程中当前时刻从载体坐标系到实际数学平台坐标系的姿态转移矩阵东速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、纬度lat(t_i)和经度lon(t_i)，其中t_i为当前时刻；(6.4)、将第一GPS接收机记录的数据设置为基站数据，将第二GPS接收机记录的数据设置为移动站数据，对所述基站数据和移动站数据进行差分处理获得包含载体运动信息的差分GPS数据；(6.5)、根据捷联惯性系统误差方程，选取状态向量，构建卡尔曼滤波器的系统状态方程，根据步骤(6.3)中当前时刻的东速ve(ti)、北速vn(ti)、纬度lat(ti)和经度lon(ti)，以及步骤(6.4)中差分GPS数据中的当前时刻的东速VE，北速VN、经度λ和纬度L，得到相应东速的差值ve(ti)‑VE、北速的差值vn(ti)‑VN、经度的差值lon(ti)‑λ和纬度的差值lat(ti)‑L，作为卡尔曼滤波器的观测量，进行东速误差、北速误差、经度误差、纬度误差和姿态误差的估计；(6.6)、根据步骤(6.5)中得到的当前时刻的姿态误差修正东北天向比力值，得到修正后的东北天向比力值fn'；(6.7)、计算重力异常粗值δg，公式如下：其中：gb为前校点处的重力基准值；fu为fn'中的天向比力值；为前校点处的天向比力初值；au为天向运动加速度；δaE为厄特弗斯改正；δaF为自由空间改正；γ0为正常重力改正；δgdrift为零点漂移改正；所述步骤(6.6)中修正后的东北天向比力值fn'表示如下：其中：φ×为反对称阵，为当前时刻从载体坐标系到实际数学平台坐标系的姿态转移矩阵；fb(ti)为当前时刻的速度增量；ΔT为系统采样间隔时间。