[发明专利]一种重力卫星星载加速度计的相对标校方法及系统

说明书

本发明涉及一种重力卫星星载加速度计的相对标校方法及系统，该方法通过重力卫星A星和重力卫星B星的双星相对标校，具体过程为：将所述共视点B星星载加速度计数据转换到所述共视点A星星载加速度计数据的科学坐标系下，根据给定的加速度计初始标校参数，分别对所述共视点A星加速度计数据和坐标转换后的所述共视点B星加速度计数据进行初始标校，根据初始标校后的所述A星共视点加速度计数据和初始标校后的所述B星共视点加速度计数据构建A星观测方程，解算获取A星加速度计参数，实现加速度计参数相对校准，减少加速度计估计参数，降低加速度计参数相关性，提高重力场模型估计精度。

技术领域

本发明涉及卫星重力探测技术领域，特别是涉及一种重力卫星星载加速度计的相对标校方法及系统。

背景技术

在卫星重力探测系统中，从卫星所受合力中精确扣除非保守摄动力(如大气阻力、太阳光压、地球反照压和姿态控制力等)，历来是精密定轨和高精度重力场反演的热点问题和关键技术。卫星运动轨迹除了受引力变化影响外，同时受空气阻力、太阳光照、地球反照、卫姿态调整等非引力变化的影响。早期低精度的非保守力加速度模型已无法满足低轨卫星在科学研究、工业应用等领域的精度需求；当前，新一代重力卫星中无论是跟踪型重力卫星CHAMP(Challenging Minisatellite Payload，挑战性小卫星有效载荷卫星)、GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment，重力恢复与气候实验卫星)、GRACE-FO(TheGravity Recovery and Climate Experiment Follow-on，重力恢复与气候实验后继卫星)，还是梯度型重力卫星GOCE(Gravity Field and Stead-state OceanCirculationExplore，重力场和静态洋流探测卫星)，均搭载有高精度星载加速度计，用以精确获取作用于卫星上的非保守力。静电悬浮加速度计适合测量缓变的微弱加速度，可用于大气阻力等引起的准稳态加速度测量、以及推进器推力测量，已成功应用于多项航天任务中，是低低跟踪重力场探测卫星的关键载荷之一，用以精确测量由于卫星轨道处的热层大气密度、水平中性风、以及太阳和地球的辐射压力对卫星引起的拖曳，即非重力的贡献，是精确分离保守力与非保守力的重要载荷，其测量精度可达3×10^-10m/s²，为开展低轨卫星精密定轨、静态与时变地球重力场反演等研究提供了关键数据。

星载高精度加速度计是相对测量仪器，存在仪器偏差、标度因数及漂移误差等参数，使得输出的非保守力与真实的非保守力之间存在偏差。卫星运行过程中，受空间环境辐射、元器件老化等影响，设备物理特性总会随环境及时间变化，与设计值有一定偏差，因此加速度计观测值中不可避免的存在一定的偏差和漂移，需对其进行校准。星载加速度计的原始输出数据必须经标校后才可使用。如同尺子上有度量标准、秤有计量标准一样，卫星观测需要有个精确的数据标准。为了让卫星观测到的数据更加真实地反映实际物理量，需要对卫星观测的数据进行校准。确定校准系数，把卫星观测数据转换为真实数据的过程称之为标校。把卫星观测的数据标校到标准值。简单来说，相当于给卫星这杆“秤”加上准星。如果没有准星，就无法进行定量测绘应用。因此，对加速度计进行标校十分必要，精确标校加速度计的误差模型系数，对提高重力场反演精度和卫星定轨精度有着非常重要的意义。