[发明专利]一种基于空间域的重力梯度动态测量滤波方法

说明书

本发明涉及一种基于空间域的重力梯度动态测量滤波方法，包括如下步骤：步骤1、利用卫星导航信息将由与时间对应重力梯度原始信息通过插值的方法投影到与空间位置对应的重力梯度原始数据；步骤2、直接在空间域设计滤波器并对与空间位置对应的重力梯度原始数据进行滤波，并直接输出该测量结果。本发明将传统基于时间域滤波的方法改进为基于空间域滤波，消除因搭载平台速度波动造成时空不一致引起的测量误差，同时确保处理后的重力梯度数据各个位置的空间分辨率均为设定值，不会出现局部空间分辨率波动。

技术领域

本发明属于重力梯度仪动态测量时的数字滤波方法，具体涉及一种基于空间域的重力梯度动态测量滤波方法。

背景技术

本发明涉及一种重力梯度仪动态测量时的数字滤波方法，能够严格的按照测量规范要求的空间分辨率对重力梯度仪原始测量数据进行低通滤波，提高重力梯度动态测量精度。

背景技术：

重力梯度定义为重力加速度矢量的空间梯度，即重力位的二阶导数，表征重力矢量的空间变化率。在地理坐标系中，重力矢量可以分解为x、y、z三个方向上的三个分量中，每一分量沿平行于坐标轴方向均有一个梯度。因此，重力梯度张量共有3×3个分量,如式(1)所示。

数学上，重力梯度表示为：

式中：

Γ——地球外部任意空间位置重力梯度张量矩阵；

——当前位置重力加速度矢量；

——当前位置矢量；

Γ_ij(i,j＝x,y,z)——重力梯度张量各个分量，表示重力分量g_i在j方向上的空间变化率。

在实施重力梯度信息动态测量时，由于重力梯度仪原始输出信号存在大量高频噪声，故需要对仪器原始输出信号进行低通滤波以提高重力梯度测量精度。但重力梯度信号是重力信号的空间微分，因此重力梯度信号比重力信号具有更高的空间分辨率。传统的滤波方式是直接对仪器输出低通滤波，但仪器输出是与时间相关的测量信息，而重力梯度信号是与空间相关的信息，二者的因变量不同，传统的滤波方法容易引入新的误差，同时会造成滤波后重力梯度信号局部空间分辨率的不统一；传统数据处理方法是通过约束载体在测量过程中搭载平台速度平稳性来确保时空一致，但搭载平台受种种因素速度波动不可避免。因此需要提出一种新的滤波方法，降低上述问题对重力梯度动态测量的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于空间域的重力梯度动态测量滤波方法。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现:

一种基于空间域的重力梯度动态测量滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用卫星导航信息将由与时间对应重力梯度原始信息通过插值的方法投影到与空间位置对应的重力梯度原始数据；

步骤2、直接在空间域设计滤波器并对与空间位置对应的重力梯度原始数据进行滤波，并直接输出该测量结果。

进一步的：步骤1包括如下步骤：

步骤1.1、根据重力梯度动态测量同步获得的卫导信息，卫导信息为“时间t，纬度Lat，经度Lon”序列；

步骤1.2、将在时间域的重力梯度测量数据“时间t，重力梯度原始测量值Γ序列”投影到空间域，得到“纬度Lat，经度Lon，重力梯度原始测量值Γ序列”；具体为：

1.2.1、根据测线方向为南北方向或东西方向选取主位置信息L，选取方法为：若测线方向为南北方向，则定义主位置信息为纬度信息，即L＝Lat；若测线方向为东西方向，则定义主位置信息为经度信息，即L＝Lon；