本书是一本较系统和详实地论述基于能量守恒原理的卫星重力反演理论与方法的科学专著。全书共9章，主要内容包括：卫星重力测量研究背景；卫星重力反演基础理论，包括时间和坐标参考系统，以及卫星摄动模型；基于能量法论证不同载荷精度和轨道参数对重力场精度影响，并建立120阶IGG-GRACE重力模型；基于星间加速度法反演120阶GRACE重力场，同时开展插值公式、相关系数和采样间隔对GRACE Follow-On星间加速度精度影响的研究；基于运动学和功率谱原理的半解析法估计120阶GRACE和360阶GRACE Follow-On重力场精度；利用解析法建立GRACE Follow-On卫星关键载荷误差影响累计大地水准面的联合误差模型；基于新型星间距离插值和星间速度插值卫星重力反演法建立120阶全球重力场模型WHIGG-GEGM01S/02S，并利用GPS/水准数据外部检核；论证下一代Post-GRACE卫星重力测量计划的需求分析；全文总结与未来展望。
样章试读
目录
- 《地球观测与导航技术丛书》出版说明
序一
序二
前言
第1章卫星重力测量研究背景1
1.1地球重力场地球重力场测量研究综述1
1.2国内外地球重力场反演方法研究的进展与现状4
1.3卫星跟踪卫星和卫星重力梯度技术历史与现状5
1.3.1卫星跟踪卫星和卫星重力梯度技术发展史6
1.3.2CHAMP、GRACE、GOCE和GRACE Follow-On卫星概述7
1.3.3地球重力场反演精度的科学需求12
1.4主要内容13
第2章卫星重力反演基础理论15
2.1时间参考系统15
2.1.1恒星时恒星时15
2.1.2世界时世界时16
2.1.3国际原子时国际原子时16
2.1.4协调世界时协调世界时17
2.1.5GPS时GPS时17
2.1.6动力学时动力学时17
2.2坐标参考系统坐标参考系统18
2.2.1地心惯性坐标系地心惯性坐标系19
2.2.2协议地固坐标系协议地固坐标系21
2.2.3卫星固联坐标系卫星固联坐标系22
2.2.4加速度计坐标系加速度计坐标系23
2.2.5卫星局部轨道坐标系卫星局部轨道坐标系24
2.3卫星摄动模型卫星摄动模型25
2.3.1保守力摄动保守力摄动26
2.3.2非保守力摄动非保守力摄动34
2.4本章小结39
第3章基于能量守恒能量守恒法反演地球重力场41
3.1能量法重力反演的原理41
3.1.1卫星跟踪卫星高低模式卫星跟踪卫星高低模式41
3.1.2卫星跟踪卫星低低模式卫星跟踪卫星低低模式45
3.1.3预处理共轭梯度迭代法预处理共轭梯度迭代法49
3.2CHAMP卫星重力反演54
3.2.1CHAMP地球重力场模型54
3.2.2CHAMP能量守恒观测方程的建立和求解56
3.2.3CHAMP地球重力场反演的模拟结果和误差分析66
3.3GRACE卫星重力反演70
3.3.1GRACE地球重力场模型70
3.3.2GRACE能量守恒观测方程的建立和模拟结果分析73
3.3.3GRACE卫星系统指标需求分析需求分析78
3.3.4GRACE星载加速度计实测数据的精确标校108
3.3.5GRACE地球重力场模型建立114
3.4本章小结121
第4章基于星间加速度法反演地球重力场125
4.1GRACE地球重力场反演125
4.1.1方法125
4.1.2结果129
4.2GRACE Follow-On星间加速度精度论证131
4.2.1插值公式的选取131
4.2.2相关系数的选择133
4.2.3采样间隔的设定135
4.2.4卫星观测值的色噪声模拟136
4.2.5地球重力场反演138
4.3本章小结138
第5章基于半解析法估计地球重力场精度140
5.1运动学原理的半解析法140
5.1.1GRACE地球重力场精度估计140
5.1.2GRACE Follow-On地球重力场精度估计140
5.2功率谱原理的半解析法151
5.2.1方法151
5.2.2结果
5.3本章小结156
第6章基于解析法估计地球重力场精度158
6.1解析误差模型的建立和检验159
6.1.1解析误差模型的建立159
6.1.2解析误差模型的检验164
6.2GRACE Follow-On地球重力场精度估计165
6.3本章小结168
第7章基于星间距离和星间速度插值法反演地球重力场169
7.1星间距离插值卫星重力反演法169
7.1.1卫星观测方程建立169
7.1.2全球重力场模型建立和标校171
7.2星间速度插值卫星重力反演法175
7.2.1GRACE地球重力场反演175
7.2.2GRACE Follow-On地球重力场反演180
7.3本章小结186
第8章下一代地球卫星重力测量计划需求分析188
8.1现有国际卫星重力测量计划对比188
8.1.1三期重力卫星测量精度对比188
8.1.2GRACE卫星重力测量计划的局限性190
8.2下一代卫星重力计划的需求分析191
8.2.1卫星跟踪模式的优化选取191
8.2.2卫星关键载荷的优化组合193
8.2.3重力卫星关键载荷的误差分析196
8.2.4卫星轨道参数的优化设计196
8.2.5重力反演方法的优化改进197
8.2.6卫星精密定轨和重力反演软件平台的构建198
8.2.7仿真模拟研究的先期启动199
8.2.8卫星重力测量任务需求199
8.3本章小结199
第9章总结与展望201
9.1全文总结201
9.1.1能量守恒卫星重力反演法201
9.1.2星间加速度卫星重力反演法204
9.1.3半解析卫星重力反演法205
9.1.4解析卫星重力反演法206
9.1.5星间距离插值和星间速度插值卫星重力反演法206
9.1.6下一代地球卫星重力测量计划需求分析207
9.2未来展望207
参考文献210
索引228
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