航空重力测量中GPS定位、速度及加速度解算技术与应用

【类型】学位论文

【作者】李晓斌 

【关键词】 航空重力 GPS数据处理 软件架构 EG2010

【摘要】航空重力测量是近年发展起来的一种地球物理勘探方法,它是以飞机为载体的重力测量技术,与地面重力勘探相比,具有快速、经济、灵活以及可以在人类罕至地区作业等优点。航空重力测量需要解决的关键问题之一,就是分离出飞机运动而产生的扰动加速度。一个解决该问题的方法是利用DGPS技术高精度解算载体的位置、速度、加速度等飞行状态参数,并利用这些参数对重力比力仪所测结果进行必须的改正。本文针对航空重力测量领域的GPS解算展开研究,主要内容概括如下:1、本文介绍了软件架构理念,并设计了航空重力中GPS解算位置、速度和加速度及其处理的软件架构,即由不同功能组件按一定的交互模式集成软件系统。2、基于航空重力测量基本理论和数学模型、误差定律等,从理论分析了航空重力测量系统对GPS解算飞机位置、速度和加速度的要求;另外,GPS解算涉及不同的坐标系统和时间系统,论文介绍了常用坐标系统和时间系统及相互转换。GPS解算首先要得知卫星的坐标、速度等轨道运行参数,论文详细的阐述了利用星历文件确定卫星运行参数(WGS-84坐标系)的理论和计算步骤,并介绍如何将结果转换为载体坐标系;此外,利用切贝雪夫多项式插值方法拟合卫星轨道参数,输出与观测文件历元序列一致的数据格式。3、论文阐述了利用伪距、多普勒频移等观测量计算飞机在观测历元的位置、速度和加速度(10维向量)的计算方法。由于测量值中含有各种误差等,故需要数据处理获得最优结果;通常而言,不同的误差干扰分布在不同的频率带,因此,为了减少误差干扰,论文研究了时间域、空间域和二维滤波器等的应用;滤波后的结果也含有偏差,论文也研究了最小二乘法、Kalman滤波器等最优估计方法的应用。在实际应用中,应根据实际资料反复试验、分析,从而获得合适的处理参数。4、本文以架构思想开发航空重力的GPS后处理软件——EG2010。利用该软件系统解算实际资料,并与某国外航空重力的后处理的解算对照、分析,可以得出:EG2010已经基本达到了航空重力测量对GPS解算飞机位置、速度和加速度的要求;其中速度解算结果,两者几乎完全一致。

【学位名称】博士

【学位授予单位】中国地质大学（北京）

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张贵宾

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