基于捷联惯导系统/差分全球定位系统的航空重力测量技术

eview综述文章( Reviews)Science& Technoogy Review: 2007 Vol 25. No. 17(Sun No. 2基于捷联惯导系统/差分全球定位系统的航空重力测量技术吴美平,张开东国防科学技术大学机电工程与自动化学院,长沙410073綸要]地球重力场资源对促进大地测最学、空间科学、地球物理学、地球动力学海洋学、資源勘探以及现代军事学的发展具有重要作用。在阐述了航空重力測量基本原理基础上,详细分析了基于捷联惯导系统的航空重力测量原理及其关键技术,以及我国航空重力测量技术发展的技术基础[关镳词]航空重力测最;捷联惯导系统(S|NS};差分全球定位系统DGPS);关键技术中图分类号】P2234[文獻标识码A[文章编号]1000-7857(2007)17-0074-07Technology of Airborne gravimetry Based on SINS/DGPSWU Meiping, ZHANG KaidongMechatronics and Automation School, National University of Defense Technology, Changshu 410073, ChinaAbstract: The gravity field resource of the Earth is very important to the advancement of geodesy, space scicnce, geophysics,geodynamics, oceanography, resource exploration and modern military science. With an introduction to the theory of airbornegravimetry, the principle and key technologies of airbome gravimetry based on strapdown inertial navigation system are reviewed.and the technological basis of airbome gravimetry in China is specially addressedKey Words: airborme gravimetry; SINS(Strapdown Interial Novigation); DGPS( Differential Global Posilion System); key technologyCLC Number: P223+ 4Document Code: AArticle ID:1000-7857(2007)17-074-070引言度要低于绝对重力测量。前地球重力场的测量手段地球重力场是地球的一种基本物理场。地球重力有地面重力测量海洋重力测量、航空重力测量以及卫场的确定对大地测量学、空间科学、地球物理学、地球星重力测量等。动力学、海洋科学、资源勘探以及现代军事等学科具有传统的静态地面重力测量虽然可以获得地球重力重要意义山习。场的高频分量,但是需要作业人员逐点测量,因此是个按照重力测量物理量的不同,重力测量可分为绝费时又艰苦的工作,而且在深山、密林、沙漠等人燃难对重力测量和相对重力测量,其中,绝对重力测量测的及地区难以实施。海洋重力测量是一种低动态的重力是重力的绝对数值相对重力测量测的是某点相对另一测量方法,是近20年来采集海洋局部重力数据的主要重力基准点的重力差值。绝对重力仪的原理主要是基于方法,其特点是载体运动速度低且在一个平均海面上,自由落体运动,精度可达到Cal(1Gal=10m/3级。因此仅靠测量系统硬件方面的阻尼和低通滤波技术就绝对重力测量主要用于建立高精度的重力基准网、监可达到要求的精度,但对于大面积的陆地重力测量却测地球动力学现象、环境变化及地震和火山等引起的无能为力。卫星重力测量技术提供了一种可獲盖全球重力场效应:与绝对重力测量相比,实施相对重力测量的高效率的重力测量手段。目前国际上正在进行和即就简便易行些,更适合于大范围的重力测量,但是其精将开展的多项卫星重力测量计划,如 CHAMP, GRACE,收稿日期:2007-07-09作者苘介:吴美平,湖南长沙国防科学技术大学机电工程与自动化学院,副教授,研究方向为飞行器导航制导与控制技术;E-mail:meipingwu@26.3.neteview综述文章( Reviews)s4飞m科技导报207年第25卷鶉订7海《总第239期)GOCE,可使重力场的精度达到几个mCa、分辨率达到度的大小。虽然静态重力测量比较简单,而且精度可00km两。虽然卫星重力测量可以提供仝球重力场信以达到很高,但是人们更希望在动态下进行测量,也息,但是在中高分辨率重力场测量中无能为力,提供的即开展动态重力测量,这不仅是因为测量速度更快重丿场信息不能满足资源勛探、地球物理研究等领域!而且测量范围更厂。不过对亍动态下的航空重力测的要求。航空重力测量是以飞机为载体确定区域和局部质量,情况要复杂得多。这主要是由于惯性加速度r不冉为零。爱囚斯坦广义相对论中的等效原理指出:在一力场的方法,巾于其测量速度快范围广、成木低,且几个封闭系统内的观测者不能区分作用于它的力是引乎可到达任何地区,因此可快速、连续、精确地测量大:力还是它所在的系统正在作加速运动,也就是说,惯面积的地球重力场。航空重力测量技术在20世纪50性加速度所造成的“重量感”和牛顿万有引力的效应年代末已出现,但直到20世纪80年代末90年代初,是完全一样的。在运动载体上,重力仪就是这个封闭随着GIS动态定位技术及航空用重力仪的逐渐成熟系统内的观测者,它感受引力和惯性力的作用,但不航空重力测量技术才得到迅速发展,成为任区域范围能对二者进行区别。内获取高精度、中高分辨率重力场信息的有效手段,且为了将引力加速度和惯性加速度进行分离,有以下可以覆盖卫星重力测量和地亩重力测量之间的频带两种途径。①将2个共基线的加速度计的输出求差,以美国、加拿大、俄罗斯、德国、丹麦、瑞士、日本等网先后开展了航空重力测量技术研究,并进行了大量飞行试共模方式消除载体运动加速度的影响,如果共用基线验。试验结果表明,航空重力测量已进入实用阶段。但是旋转稳定的,则由该差值观测量可得到重力梯度分是,为了满足资源勘探、地球物理研究等高精度应用的量,这就是重力梯度测量的基本原理。航空重力梯度测要求,进一步提高测量精度和分辨率仍然是当前航空量对重力异常的高频分量非常敏感,因此在资源勘探等重力测量技术的重要任务。领域具有广阔的应用前景。但是由于重力梯度测量对加我国对航空重力测量技术的研究起步较晚,已取速度计的精度要求非常高,此其技术难度很大。②采得的成果目前还很难满足高精度应用的需要。我国从用2个不同的加速度测量系统其中一个系统的输出含1974年开始了仝国规模的重力测量、地球形状及重力有引力加速度,而另一个系统的输出不含引力加速度场的研究工作。但是,由于我国幅员辽阔地形极其复是在同个坐标系内对2组加速度输出进行求差即杂,因此全面实施地面重力测量异常困难。目前,大约可消除共有的载体运动加速度,剩下的差值中包含引力不到一半的回土面积完成∫120万的重力测量,另有加速度和传感器的系统误差这就是航空重力测量的基不到一半的网土面积完成了1:50万和1:100万的重力测量。在青藏高原、新疆天山地区存在近200万km2的按照测量对象的不同,又可以将航空重力测量分为重力测量空白区在其他沙漠、沼泽、森林覆盖及海陆航空标量重力测量和航空久量重力测量啊。航空标量重交错地K还存在许多盲区η这些地区的重力资料无力测量只需要测量重力扰动矢量重直分量的大小(重力论是在基础科学研究、矿产资源勘查,还是在大地测异常),航空矢量重力测量需要测量重力扰动矢量所有量、军事应用方面都有极其重要的作用,但远不能满足的3个分量。目前航空标量重力测量已经进入实用阶国民经济发展和军事建设的需求。而航空重力测量是段,通常航空重力测量指的就是标量重力测量。航空矢解决这些地区重力测量的最佳途径之一。因此,开展航量重力测量需要进步获取重力扰动欠量的2个水平空重力测量技术研究对于国民经济和国防现代化建设分量,这有以下两种方法。①间接估算法。间接估算法都具有重要的意义。是目前通常采用的方法,其基本原理是首先进行航空标量重力测量,然后利用测得的广大地区的重力异常数1航空重力测量基本原理据,按费宁一梅内斯( vening- Meinesz)公式计算垂线偏根据牛顿第二定律,在惯性坐标系i中,质点的动差(即重力扰动的水平分量)。间接估算法的缺点在于费力学方程为宁-梅内斯公式理论上要求全球重力覆盖,巾于覆盖不完全引起的误差将叠加在数据噪声对估算的垂线偏差的影响中,特别是在测区边缘F图。②直接测量法,即直式中,r为质点的惯性加速度;G为引力加速度;∫为比接利用观测仪器同时获取重力扰动矢量的3个分量虽力,为重力仪或加速度计的观测值。然直接测量法不存在间接估算法的缺点,但是与标量重力测量相比,其对稳定平台的姿态保持精度提出了更高对于静态熏力测量,此时加速度r=0,通过调整水的要求,因此技术难度更大,目前仍然处于研究探索阶准气泡可使得重力仪的敏感轴对准重力矢量方向,如段。Reeview综述文章( Reviews)Se7Q月e20西好(SmN2392国内外研究现状Technologies Ltd)和加拿大的 Sander Geophysics Ltd21国外航空重力测量的研究现状(SGL)公司等研究单位,分别对基于三轴平台惯导系统航空重力測量是从重力仪或加速度计测得的比力的航空重丿测量系统进行了研究。俄罗斯莫斯科重力巾扣除载体的运动加速度,得到重力值。因此,航空重测量技术公司研制的CTA航空重力测量系统精度可力测量系统一般包括2个基本部分:载体运动加速度1达到0.5mal、分辨率1.5-2.75km。加拿大SCL研制测量子系统和比力测量子系统。的航空重力测量系统 AIRGrav的测量重复性精度达到20世纪50年代末网,由于受当时重力仪、导航定位|1mCal,分辨率为20km明。目前 aIRGrav和CT-1A这设备以反垂直加速度测量精度的影响,得到航空重力2个系统均已达到商业实用的水平,并已经为多家客户测量的精度为10mGal左右,不能满足实际应用要求。|进行了石油、天然气等资源勘探航空重力测量。与海空到20世纪80年代末90年代初,由于载波相位差分重力仪相比,采用三轴平台惯导系统的主要优点是姿GPS(DGS)技术以及新型重力仪的出现,才使得航空态更加稳定,受水平加速度的影响更小車力测量得到突飞猛进的发展。由于GP的高精度21.3基于捷联惯导的航空重力测蛋和可靠性,日前各类航空重力测量系统都普遍采用在 Schwarz教授的带领下,加拿大 Calgary大学率GFS进行定位和测量载体的加速度。先于20世纪90年代初开展了基于捷联惯导系统的航各类航空重力测量系统的主要区别是比力测量系空标量重力测量系统( Strapdown Inertial Scalar统:比力测量系统需要完成两个功能①测量比力的大Gme,s的研究。该系统采用惯性级的Hm小;②将比力测量系统保持在当地地理坐标系内。在各「。 well laSereDⅢ型激光陀螺捷联惯导系统,在1995类比力测量系统中,基于海空重力仪的比力测量技术年6月、1996年9月和1998年6月共进行了3次飞行最为成熟,在20世纪90年代后又出现了基于三轴平试验,并与LCR重力仪、 AIrgray和SIsG3种航空重台惯导系统( Gimbaled Inertial Navigation System,|力测量系统进行性能比较,结果显示SC达到了ARGINS)、捷联惯导系统( Strapdown Inertial Navigation Grav和LCR重力仪的航空重力测量系统的精度,这表Systen,sSNs)以及三轴加速度计的比力测量技术明,采用SNS的航空重力测量系统可用于中高分辨率21.1基于海/空重力仪的航空重力测量的重力测量。月前广泛使用的重力仪以美国的LCR2001年起,在BMBF- Geotechnologien- Programm( LaCoste& Romberg)重力仪、Bl重力仪和德国的KSS-;项目的资助下、德国3家科研单位开展了新型航空31重力仪为主。美因 Lacoste&romberg公司经过9年重力测量系统的研究叫,该项目的最终目标是使航空的精心设计,于2001年推出了新一代动态重力仪重力测量达到资源勘探的要求,也就是要达到航空海洋重力仪Ⅱ(Air- Sea gravity System IItm),该,1mGal∥lkm的水平。参与单位包括巴伐利亚白然科学重力仪代表了当今世界海空重力仪的最高水平。其实与人文科学学院( Bavarian Academy of Sciences and验室静态重复性达到005midl(1mcal=10m3),动| humanities)的BEk( Bayerische Kommission fiir die态重复性达到0.25mial,月漂移率小于3mCal。为了 Internationale Erdmessung)小组、慕尼黑国防军大学保持重力仪的水平,通常将重力仪安装在双轴阻尼平( niversity of the Federal Armed Forces Muich)的测地台上,但是这种稳定方式不能完全消除水平加速度对与导航研究所( Institut fur Erdmessung und Navigation,重力仪输出的影响。 Peters和 Brozena指出門,平台稳定N)、不伦瑞克技术大学( Technical University of性是采用海空重力仪的航空重力测量系统的精度和分| Braunschweig的飞行导航与控制研究所( (Institute of辨率进一步提高的主要障碍。Flight Guidance and Control,IFF)其中IF以俄罗斯产美国海军研究实验室(NRL)丹麦国家测量与地政的 CHEKEN-A双轴平台重力仪为基础,通过添加-个局(KM、德因波茨坦地学研究中心(GFE瑞土苏黎|激光陀螺来保持方位稳定将其改造成平台惯导系统。世T学院(ETHZ)等研究单位对采用重力仪的航空重力IEN采用法国sgma30型激光陀螺捷联系统,并尝试测量技术进行了研究-,并从1991开始先后在格陵进行矢量重力测量。兰岛、北极、南极等地进行了大量飞行试验。月前网外基于捷联惯导系统的航空重力测量系统具有的优采用海空重力仪的航空重力测量系统已完全可用并作点主要包括以下几方面四2为一种标准方法来获取中、低分辨率的重力场信息。至1)由于捷联惯导系统省却了复杂的机械结构,因2001年,采用改进后的LCR海洋重力仪的航空重力测|此体积小重量轻成本低可靠性高、功耗小。这使得量系统的精度达到1mGal、分辨率达到6km系统可安装在小飞机或直升机上,也使得有可能将重212基于三轴平台惯导的航空重力测量力测量系统、地磁测量系统、电磁测量系统等同时安装俄罗斯莫斯科重力测量技术公司( Gravimetric在飞机上进行综合地球物理勵探,这将成倍地降低测Reeview综述文章( Reviews)量成本。据采集等部件组成。系统丁2002年3-4月采用安-302)釆用捷联慣导系统在飞行测量过程中不需要复飞机在山西大同地区进行了3次飞行试验,飞行高度杂的操作过程,与采用重力仪的系统相比,其测量成本为2800~3400m、飞行速度400km/h,测线间距要低、效率更高。5~10km,测定山区平均重力异常的内符合精度为3)采用捷联惯导系统既可进行标量重力测量,也:3.32mCal,分辨率为10km,与地面重力测量数据的比可以进行矢量重力测量,其提供的测量信息更加丰富。对精度优于±5mGal为检验 CHAGS对轻小型固定翼但是,采用捷联惯导系统的航空重力测量系统需飞机的适应性以及验证 CHAGS在严寒气候条件下的要进一步突破的关键技术主要有以下几点作业性能,2003年11月采用国产某新型航测机在哈尔1)捷联惯导系统中内于将惯性传感器直接固联滨进行了试验∞。试验结果表明,交叉点重力异常不符在载体上,其承受的动态环境更加恶劣,因此要求惯性伯的标准差为1mCa,相应的半波长分辨率约为传感器要有更好的性能,如大的动态范围刻度因子稳9km。日前该系统已经基木可以满足大地水准血测量定性等。等应用的要求,但是还不能达到地质调查、资源勘探等2)提高利用载波相位DCFS测量载体运动加速度高精度应用的要求的精度仍然是提高航空重力测量精度的一个关键。3)由干飞机不规则运动和振动等因索产生的扰动3基于 SINS/DGPS航空重力测量系统的组成加速度可达10mGal,而重力异常值通常只有100mGa根据航空重力测量原理,基于SNs/DGPS的航空左冇,极低的信噪比使得提取微弱重力异常信号的难重力测量系统除了飞机以外,主要有以下分系统组成度很大,囚此滤波器设计是系统的关键任务之1)捷联惯导系统。捷联惯导系统主要山3只高精22我国航空重力测量的研究现状度的石英挠性加速度计、3只高精度陀螺仪以及相应我网在20世纪80年代末开始航空重力测量技术的电路系统组成。捷联惯导系统在航空重力测量系统的研究。1989年,中国科学院测量与地球物理研究所采|中主要有两个功能:①测量比力;②测量载体的姿用国产第三代重力仪CHZ,成功地在Z8直升机上进态。行了首次空中悬停重力测量试验,在5个不同高度测2)减振系统。机载环境下,由于《机发动机等引得的重力平均值经归算后与地面重力值的偏差为:起的高频加速度经常大于所需要确定的重力异常的-04mCl,标准差为±23mCal大小,在高频环境下,惯性器件的性能会降低,同时导200年11月,由总参西安测绘研究所等单位研航计算的压力也会大幅度增大。为了提高重力的精度制的我国首台航空重力测量系统 CHAGS( Chinese和分辨率,一般采用减振系统来削弱高频加速度的影Airbome Gravimetry Systen)通过鉴定。该系统由ICR响。航空重力仪、GPS接收机、高度传感器、姿态传感器、数3)GPS系统。该子系统包括机载GF接收机和地重力仪二”1加速度计、陀螺原光陀蝶联惯导系统减震系统GPS接收机被相位原始数据1B激光高度计LHZ天线雷达高度计载波相位原始数据GPS接收机数据记录图1航空重力测量系统的结构框图Fig. 1 Structure of airbome gravimetry system综述文章( Reviews)eviewScience& Technology Review 2007, Vof. 25 No. 17 (Sum No 239)面cPS接收机两部分,主要用于获取时间、空间三维位|通常利用卡尔曼滤波器进行 SINS/DGPS5组合,以DcPS置、速度、加速度等信息,同时利用GS接收机的秒脉测得的高精度位置、速度为观测量,对惯导系统的位冲信号1Pps进行各传感器之间的时间同步。置、速度、姿态以及惯性器件误差进行估计四。4)高度传感器。用于测定飞机至地面的垂直距离42载体运动加速度测量技术和垂直加速度,以便将空中重力异常归算到地面。载体运动加速度测量精度是航空重力测量技术发5)数据采集、记与控制分系统。完成所需数据的展历史上的主要障碍,直到20世纪80年代末、90年代采集、记录功能,并对系统的进行状态作监测和控制。初载波相位差分CPS动态定位技术的出现,才使得航6)事后处理软件。航空重力测量采用事后处理的空重力测量技术得到突破性的发展由于GPS的高方法精度、高可靠性,目前航空重力测量系统普遍采用载波基于捷联惯导的航空重力测量系统的组成如图1相位差分CPS来测量载体的运动加速度。需要指出的所小。是,虽然载波相位差分GKS使得航空重力测量重新焕发了生机,但是载体运动加速度测量仍然是提高航空4航空量力测量中关键技术分析重力测量精度和分辨率的主要障碍,因此提高加速度航空重力测量中包含的主要技术有比力测量载测量精度和分辨率仍然是航空重力测量中的一项重要体运动加速度测量数字滤波、PS高精度定位、重力任务叫。数据的向上向下延拓、重力异常数据的解释及应用等。43数字滤波方法对于GFS高精度定位,目前的技术已经非常成熟,市场在航空重力测量中,由于动态环境的影响及传感上已经有多种商业GPS事后处理软件,如 Waypoint器测量噪声,使得直接得到的重力扰动测量值含有大Granny,CPSY, Bernese等。重力数据的向上/向下延量的测量噪声。这些测量噪声主要集中在高频段,而重拓、数据解释及应用等是重力学中的内容,本文不作论力扰动信号又主要集中在低频段,因此,消除这些噪声的主要手段是采用低通滤波器。但事实上,设计一个性4.1比力测量技术能良好的低通滤波器并不是一件很容易的事,这是由利用惯导系统测量比力的基本原理是将重力传感于:一方面有用的重力扰动信号的幅值很小,通常不足器(加速度计)稳定在当地地理坐标系,重力传感器可100nGl,而噪声的幅度可能比重力扰动信号高出百测得比力的3个分量。对于平台惯导系统,采用的是物倍甚至上千倍,极低的信噪比使得信号的提取显得异理平台,通过反馈控制直接使平台稳定在当地地理坐常困难;另一方面,信号比噪声大的频带集中在低频端标系。对于捷联惯导系统采用的则是数学平台重力很窄的部分,而噪声占据了相当宽的频带而且信号和传感器固联在载体上,因此需要利用系统测得的载体噪卢之间并没有明确的过渡带。因此,要有效地消除几姿态将重力传感器测得的比力值投影到当地地珥坐标乎遍布整个频带的嗓声,其难度是不言而喻的。系44温度控制技术比力测量误差来自加速度计的测量误差和姿态测航空重力测量中要求加速度计的测量精度达到量误差。对于航空标量重力测量,水平姿态误差对测量1mGal的水平。研究表明,加速度计的测量误差主要受精度的影响较小,而加速度计的测量误差是主要的误温度的影响,因此需要对加速度计表头及采样电路进差源。在SiSG系统中,采用的是石英挠性加速度计行温度控制。为了使常用的石英挠性加速度计达到航QA2000其随机零偏受温度的影响很大,最大可达到空重力测量的要求,一般有以下2种方法叮供选择200mGdl左右训。为了消除/削弱加速度计的測量误差,①直接对加速度计进行精密温度控制,控制精度需要Glennie最初尝试对加速度计的随机零偏进行建模,以达到001℃,加拿大SC公司研制的航空重力测量系期望通过尔曼滤波对加速度计的随机零偏进行估统 AIRGrav即采用这种方法;②另一方法同样是进行计,但没有取得成功。最后,Ceme交差点平差法虽然温度控制,但是温控精度要求较低,只需要达到0℃取得了一些有意义的结果,但是并不能满足工程实用的左右,在这样的温控精度下加速度计测量精度达不到要求。因此,提高加速度计的测量精度是研制实用型航要求,因此还需要对温度误差进行建模并补偿。这种方空重力测量系统的关键,比如德国BEK最新研制的航法的优点是对温控的精度要求较低,因此实现起来难空重力测量系统SACS4采用了高精度的温度控制四,度较低,成本也较低,由丁温度变化范围很小,因此相使惯性级石英挠性加速度计达到了航空重力测量的精对于全温度范围的误差建模的精度要高。度要求。4.5减震技术由于惯导系统的误差随时间积累,因此需要采用由于飞机发动机等引起的高频干扰会严重影响重外部观测量来提高平台的稳定性。对于捷联惯导系统,力传感器的测量精度,因此不论是采用双轴平台的传eview综述文章( Reviews)&aksay科导报2007年第25卷第17期(总第239海统航空重力测量系统还是采用轴平台惯导的航空重的启动与稳定问题,激光陀螺启动后可短时间内(3力测量系统都采用了复杂的减震措施比如在L&R海/8)输出有用信息空重力仪屮就综合采用了气垫减震、液压阻尼减震和7)数字量输出,无需模数转换弹簧吊装减震等措施。相关文献表明,减震系统的截止激光陀螺构成的捷联惯导系统的惯性敏感元件直频率需要达到10H左右由于在捷联惯导系统中没有接与载体固联,省去了结构复杂的机械平台,因而较平了机被平台的阻尼作用,其受高频干扰对传感器的影台惯导系统体积、重量减小,可靠性提高更适合于高响会更大,同时高频运动会引起较大的导航计算误差动态环境,在军川、民用方面被广泛应用,因此在现在(比如圆锥运动误差),因此减震系统对捷联系统的意和未来一段时间里,中等精度的激光陀螺捷联惯导系义更大。统只有广阔的市场4.6测量数据校正技术目前,网内二频机抖激光陀螺已有成熟产品,所在航空重力測量所得到的原始数据校正包括偏心构成的激光陀螺捷联惯导系统的精度已达到美国改正和水平加速度改正。偏心改正指的是GPS天线与 Honeywell LASEREF II型激光陀螺捷联惯导系统的重力传感器空问不一致所带来的误差,当前采用的改技术指标,通过努力,可以解决航空重力测量中的关正算法通常将两者之间的空间距离看成是常值,事实键技术。上该距离是时变的。这有2个原因:①缘于飞机本身是弹性体;②由于釆用减震系统后捷联系统不再直6结论接固连在机体上。因此需要对空间距离进行建模以提航空重力测量由于其测量速度快、范围广、成本高偏心改正的精度。水平加速度改正指的是当平台(机低,且几乎可到达任何地区,因此可快速、连线、精确地械平台或数字平台偏离当地水平面时,轼体水平加速测量大面积的地球重力场。目前我国已有的航空重力度所带来的比力测量误為。水平加速度改正是提高系测量系统还不能满足地质调查、资源勘探等高精度应统测量精度的重要方法,例如在俄罗斯的GT-1A系统用的要求国外研究现状表明,基于惯导技术的航空重中,平台的水平姿态误差可以达到1ma,但是通过事力测量系统更有潜力提高测量精度和分辨率。本文研后处理可以达到5a,因此水平加速度改正是一种关究了基于 SINS/DGPS的航空重力测量的原理及关键键技术。技术,并分析了目前国内的技术基础,在后继研究屮,需要针对关键技术进行攻关。基于SNS/DGPS的航空5国内技术基础重力测量技术的发展,将为我国的重力测量提供高效实现基于捷联惯导系统的航空重力测量技术的关技术手段,对国民经济和国防现代化建设都具有重要键技术中,高精度捷联惯导系统是实现高精度比力测意义。量的关键部件。由于高精度捷联惯导系统产品为美国等美欧国家的管制产品,我国要引进满足航空重力测参考文献( References量要求的产品是极其困难的。「1]王谏身.重力学M北京:地震出版社,200320世纪60年代,美国研制成功激光陀螺,其具有WANG Qianshen Gravimetry [M. Beijing: Seismic Press的优良特性,使得其替代机械陀螺组成捷联惯导系统2003成为可能。激光陀螺是迄今为止在惯性技术领域唯2]黄谟海,翟冈君,管铮.海洋蕈力场测定及其应用[M.北京矧绘出版社,2005真正获得实际应用的非机电式中高精度惯性敏感仪HUANG Motao, ZHAI Guojun, GUAN Zheng. Measuring表。and application of ocean gravity field[M]. Beijing: Survey与传统的积淀陀螺相比,激光陀螺具有下列优点。ing and Mapping Press, 20051)性能稳定,抗干扰能力强,抗强冲击振动。[3] TORGE W. Gravimetry [M]. New York: Walter de gruyter.2)精度高。美国的高精度激光陀螺的精度达到00005°/h,中等精度产品的零漂在0.001-0.01h之间。 SNEEUW N. GERLACH C. MULLER J.etra, Fundamen-3)动态范围宽,可测动态转速范围达10。tals and applications of the gravity field mission GOCE[C]4)寿命长,可靠性好。国外产品的寿命已经达到l Towards an Integrated Global Geodetic Observing Sys-10万h以上,平均无故障时间(MTBF)优于1万htem(IGGOS), Proceedings of the lAG Section II Sympo-sium. Munich, Germany, 1998: 205-208令5)标度因数稳定。国外激光陀螺的标度因数稳定1周坚鑫,刘浩军,王守坦,航空重力测量在我国地球物理物探高达1ppm(1pm=ll0°),国内激光陀螺的标度因中的应用展望[C∥中阃地球物理学会第十九屈年会论文集数稳定度也已达到10ppm南京,2003:173.6)启动迅速。由于没有像机电陀螺一样存在马达ZHOU Jianxin, LIU Haojun, WANG Shoutan. Prospect ofeview综述文章( ReviewsScience& Technology Review 2007 Vol, 25: No. 17(Sum No. 2the appfication of airborne gravimetry in Chinese geo-(17] WILLIAMS S. Development of a versatile, commerciallyphysical exploration [C] /Proceedings of the 10th Annualproven, and cost-effective airborne gravity system [J]Meeting of Chinese Academy of Geophysics, NanjingThe Leading Edge, 2001(6): 651-6542003:173[18] GABELL A. The GT-1A mobile gravimeter [C] //ASEG[6]陈勇,文汉江,程飞,中国大地测量科学发展的若于问题PESA Airborne Gravity 2004 Workshop, Sydney, 2004]地球科学进展,2001,16(5):681-68855-61CHENG Junyong, WEN Hanjiang. CHENG Pengfei. Some[19] FERGUSON S T, HAMMADA Y.Experiences withissues of the development of geodesy in China [J].Ad-AIRGrav: results from a new airborne gravimeter [C]//Ivances in Earth Science, 2001, 16(5): 681-688AG International Symposium on Gravity, Geoid, and[7]张昌达,航空重力测量和航空重力梯度测黄问胃[]工程地Geodynamics 2000, Banff. Canada, 2000球物理学报,2005,2(4)282-291[20] ARGYLE M, FERGUSON S, SANDER L, et al. 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