GRACE-FO卫星低低跟踪微波测距数据预处理与分析

"本文主要探讨了低低跟踪重力卫星的高精度微波测距数据预处理与分析，特别是GRACE-FO卫星的KBR202102191任务。文章由长安大学地质工程与测绘学院的研究团队撰写，涉及到星载双向单程测距系统的原理和应用，以及在测量全球重力变化方面的关键作用。" 正文: 低低跟踪重力卫星(如GRACE-FO)的任务是通过精确测量地球表面重力场的变化来研究地球的物理过程。KBR(Ka/K波段测距)系统是这类卫星的核心组成部分，用于实现星间高精度相位测量。这种系统采用了双向单程测距技术，利用K/Ka波段的微波信号进行星间距离的测量。 KBR系统的工作原理是通过两个卫星间的微波信号相位差来推算星间距离。每个卫星都装备有超稳振子，产生具有0.5MHz频率偏移的微波信号。在接收端，使用本地参考信号（即已发送的信号）对收到的信号进行下变频，然后由仪器处理单元以10Hz的频率采集相位信息并传送到地面站进行进一步处理。同时，GPS接收器接收L波段信号，以确保时间同步。 双向单程测距方法的基础是假设两颗卫星的超稳振子完全同步，但实际上，由于时钟偏移和频率误差，这并不总是成立。因此，测量到的相位差包含了真实距离信息以及由于时钟不一致和信号传播影响造成的误差。为了获取准确的星间距离，必须对这些误差进行校正。 预处理阶段包括对原始测距数据的去噪、校准和时间同步等多个步骤。去噪通常涉及滤波技术，以消除信号中的噪声和干扰。校准则需要补偿由于温度变化、器件老化等因素引起的系统性能变化。时间同步是至关重要的，因为即使微小的时间偏差也会导致显著的距离测量误差。 在数据分析阶段，研究人员会利用统计和几何方法来提取重力场变化的信息。这可能包括最小二乘法、动态轨道模型以及对信号相位的高频和低频成分的分析。通过这种方式，可以将微波测距数据转化为地球重力场的模型，进而揭示地球水资源分布、冰川融化、地壳形变等多种地球科学现象。 "低低跟踪KBR202102191"研究详细阐述了GRACE-FO卫星如何利用先进的微波测距技术进行重力场测量，并强调了数据预处理和分析的重要性。这项工作不仅对于理解地球动态过程有着重大意义，也为未来类似卫星任务的技术改进和数据处理提供了宝贵的经验。