[发明专利]一种空中重力矢量计算方法及系统

说明书

本发明提出了一种空中重力矢量计算方法及系统，包括获取空中扰动位积分模型；对空中扰动位积分模型在三个坐标轴方向求偏导，得到空中重力矢量赋值模型；对空中重力矢量赋值模型进行离散化处理，再通过数学归算得到非奇异空中重力矢量赋值模型；获取不同分辨率的地面重力异常数据，利用非奇异空中重力矢量赋值模型，由不同分辨率的地面重力异常数据，对空中重力矢量进行赋值，得到多层非奇异空中重力矢量赋值模型；利用所述多层非奇异空中重力矢量赋值模型，对目标点进行空中重力矢量的计算。解决了传统的Stokes赋值模型存在的奇异性问题，并且离散化误差明显减小，从而提高了空中重力矢量的计算精度。

技术领域

本发明涉及航空重力矢量测量技术领域，特别是涉及一种空中重力矢量计算方法及系统。

背景技术

对于飞行器精确飞行轨迹的计算和精密制导控制而言，准确计算飞行器在整个飞行过程中的重力矢量，显得非常重要；同时计算空中重力矢量还可以用于构建空中的重力矢量基准，实现对航空重力矢量测量数据的精度评估，也可用于新研制的航空重力矢量仪的标度因数、零偏等参数的在线标定。计算空中重力矢量通常采用的是Stokes积分方法，根据Stokes赋值模型，对地面重力异常数据作积分操作，可以得到空中重力矢量三分量(经度分量、纬度分量和径向分量)，并且该方法理论成熟、应用非常广泛。而对于传统的Stokes赋值模型来说，当目标点在积分中心区接近于边界面时，Stokes赋值模型的积分核函数存在奇异性，而且离散化误差较大，从而导致空中重力矢量的计算精度不足甚至无法正常计算。

发明内容

本发明的目的是提供一种空中重力矢量计算方法及系统，解决传统的Stokes赋值模型存在的奇异性问题，在本发明的空中重力矢量计算方法中，提供了一种非奇异空中重力矢量赋值模型，由于所述非奇异空中重力矢量赋值模型中不存在奇异性问题，并且离散化误差明显减小，从而提高了空中重力矢量的计算精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种空中重力矢量计算方法，包括以下步骤：

获取空中扰动位积分模型；

对所述空中扰动位积分模型在三个坐标轴方向求偏导，得到空中重力矢量赋值模型；

对所述空中重力矢量赋值模型进行离散化处理，再通过数学归算得到非奇异空中重力矢量赋值模型；

获取不同分辨率的地面重力异常数据，利用所述非奇异空中重力矢量赋值模型，由所述不同分辨率的地面重力异常数据对空中重力矢量进行赋值，得到多层非奇异空中重力矢量赋值模型；

利用所述多层非奇异空中重力矢量赋值模型，对目标点的空中重力矢量进行计算。

可选地，所述空中扰动位积分模型如下式所示：

其中，T为空中扰动位，Δg为地面重力异常，S(r，ψ)为Stokes积分核函数，r为目标点的地心向径，ψ为目标点到流动面元dσ的球面角距。

可选地，所述对所述空中扰动位积分模型在三个坐标轴方向求偏导，构建空中重力矢量赋值模型，具体包括：

对所述空中扰动位积分模型分别在纬度方向、经度方向和径向方向进行求偏导，得到重力矢量的纬度分量经度分量δ_λ和径向分量δ_r；

所述空中重力矢量赋值模型如下式：

其中，R为地球的平均半径，ψ为目标点到流动面元dσ的球面角距，α为目标点到流动面元dσ的方位角，为目标点的地心纬度，λ为目标点的地心经度。

可选地，所述对所述空中重力矢量赋值模型进行离散化处理，再通过数学归算得到非奇异的空中重力矢量赋值模型，具体包括：