星载GPS平均加速度反演地球重力场新方法

"这篇论文提出了一种新的利用星载GPS数据反演地球重力场的方法，即平均加速度法，该方法直接利用卫星的平均加速度数据，无需计算卫星几何轨道，减少了对模糊度参数的需求并能有效消除相邻历元间的系统误差。通过对比CHAMP和GRACE卫星数据的反演实例，表明该方法相较于传统的几何轨道反演方法能提升约20%的重力场模型质量。" 这篇2009年的论文发表在《武汉大学学报·信息科学版》上，作者们探讨了一种创新的重力场探测技术，主要针对卫星重力测量领域。他们提出的新方法是基于星载全球定位系统（GPS）的历元差分计算平均加速度，以此来反演地球的重力场模型。这种方法的优势在于不依赖于对模糊度参数的求解，并且能有效地减少由相邻历元间系统误差导致的问题。 传统的重力场反演通常需要精确的卫星几何轨道信息，这会涉及复杂的模糊度参数求解，而这些参数的确定可能带来误差。论文中介绍的平均加速度法则绕过了这个难题，它通过直接利用GPS相位数据来获取卫星的平均加速度，减少了对几何轨道的依赖。在实际应用中，这种方法使用了CHAMP（Challenging Mini-satellite Payload）和GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）卫星的数据，结果显示，与基于几何轨道的反演方法相比，采用平均加速度法可以显著提高重力场模型的质量，大约提高了20%。 CHAMP和GRACE是两颗用于地球重力场测量的卫星，它们提供的数据对于理解地球的重力分布至关重要。CHAMP卫星虽然其GPS数据的重力场信息精度可能低于GRACE的KBR（Ku-Band Ranging）数据，但随着卫星轨道降低，相同精度的GPS数据在提取重力场信息方面会有所改善。论文中提到的平均加速度法为处理CHAMP这样的数据提供了新思路，能够更有效地利用卫星数据，提高反演结果的精度。 这项工作为地球重力场的研究提供了一个有效且改进的技术途径，对于提高全球重力场模型的精度具有重要意义，特别是在处理低轨道卫星数据时，平均加速度法展示出了其优越性。这种方法的应用有助于科学家更准确地理解地球的物理特性，包括地壳结构、海洋流动和地壳形变等，对于地球科学研究和地球物理学的发展起到了推动作用。