[发明专利]基于载波相位微分速度构建全球重力场的方法

权利要求书

1.基于载波相位微分速度构建全球重力场的方法，其特征在于，包括：

S1、数据预处理：对星载GNSS相位原始观测数据、重力专用卫星轨道状态信息、星载加速度计及其姿态数据原始观测值进行数据预处理，获得星载GNSS相位无电离层组合值、精密连续轨道状态信息、连续非保守力加速度及其姿态数据；

S2、利用载波相位微分速度法获得卫星动能和旋转位：将所述S1得到的星载GNSS相位无电离层组合值进行时空基准转换和数值微分获得载波相位速度，同时通过GNSS卫星和重力专用卫星接收机间几何关系确定的视线速度和IGS精密星历提供的高精度GNSS卫星状态信息获取载体运动速度，进而计算卫星动能，同时结合卫星位置和地球自转平均速度确定旋转位；

S3、基于能量守恒定律估计地球重力场位系数：将所述S1得到的精密连续轨道状态信息结合背景模型确定保守力位，然后加入所述S1中得到的连续非保守力加速度进行沿轨积分计算耗散能，将所述S2得到的卫星动能扣除各项摄动位建立惯性系下的观测方程，最后利用能量守恒法线性估计全球重力场位系数；

所述S1包括以下步骤，

S11，将星载GNSS相位原始观测数据结合IGS分析中心发布的精密钟差产品获得星载GNSS相位无电离层组合值；

S12，将重力专用卫星轨道与星载GNSS相位观测值时空基准统一，同时对间隔历元轨道内插处理，获得精密连续轨道状态信息；

S13，对卫星姿态原始数据进行线性内插获得连续姿态数据，同时要求加速度计数据及姿态数据与星载GNSS相位观测数据时空基准同步，由星载加速度计数据和姿态数据计算重力专用卫星连续非保守力加速度；

所述S2中，

对所述S1计算得到的星载GNSS相位无电离层组合值进行时空基准转换至惯性系相应观测值，经数值微分获得载波相位速度，同时通过GNSS卫星和重力专用卫星接收机间几何关系确定的视线速度结合IGS精密星历提供的高精度GNSS卫星状态信息获得载体运动速度进而计算卫星动能，同时结合卫星位置和地球自转平均速度确定旋转位；

所述S3包括以下步骤，

S31，对所述S1中得到的精密连续轨道状态信息进行时空基准转换至惯性系，同时结合背景模型获得三体引力位和潮汐位，将上述包括全部三体问题的直接和间接潮汐影响求和获得保守力位；

S32，对所述S1中测得的非保守力加速度沿轨道积分获得耗散能，在保守力位中加入耗散能后获得各项摄动位；

S33，由所述S2得到的卫星动能扣除各项摄动位和旋转位后在惯性系下建立观测方程；

其中V表示引力位；E₀表示能量积分常数；表示卫星动能；表示载体运动速度矢量；表示由地球自转引起的旋转位；ω表示地球自转角速度；V_t表示三体问题全部的直接和间接潮汐影响因素；V_c表示非保守力引起的耗散能；(r,θ,λ)分别表示地固球坐标下的地心向径、地心余纬和地心经度；

S34，依据能量守恒定律，遵循最小二乘法则估算全球重力场位系数。

2.如权利要求1所述的基于载波相位微分速度构建全球重力场的方法，其特征在于，对S2中的载波相位微分速度计算过程进行优化：

GNSS卫星G和重力专用卫星接收机R建立的载波相位观测方程为：

式中星载GNSS无电离层组合值为：

数值微分导出：

其中表示星载GNSS相位原始观测值；表示GNSS卫星与重力专用卫星接收机天线相位中心间几何距离；c表示光速；dT_R表示重力专用卫星钟差；表示相位模糊度；表示未模型化误差；表示星载GNSS相位无电离层组合值；dT^G表示GNSS卫星钟差；表示误差改正项；表示载波相位速度；F^T表示相应的微分滤波算子；

通过GNSS卫星和重力专用卫星接收机间几何关系获得载体相位速度：

利用GNSS卫星精密星历及其钟差产品得到载体运动速度观测方程：

式中表示GNSS卫星到重力专用卫星间视线方向单位矢量；表示GNSS卫星与重力专用卫星间视线方向距离变率；表示重力专用卫星钟差的一阶导数；分别表示GNSS卫星运动速度矢量；表示载体运动速度矢量。