地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

卫星重力

1、卫卫跟踪数据的同解法研究

同解法直接利用原始跟踪数据建立待估模型参数的泛函观测模型,同时完成低轨卫星的精密定轨以及卫星重力场模型的解算。从现代数据处理理论角度看,同解法使观测数据和含待估参数的模型之间达到了更高程度的“同化”,可实现更优的参数估计。同解法模型的建立和精化及其软件实现是目前国内大地测量界的攻关重点之一,在卫星跟踪卫星重力测量数据处理中的应用研究目前在国内近于空白。本单位在已经研制成功的两步法软件基础上,实现了同解法并完成了全过程仿真模拟。

2、   数据的GOCE卫星数据分析中极空白问题的研究

极空白问题的理论研究表明两极数据缺失主要影响重力场模型低次系数的解算精度。主要研究了三种方法,正则化方法、将先验重力场模型作为虚拟零观测值的BLUUE-L方法以及顾及模型先验信息的BLUUE-M方法。图1和图2分别为模拟卫星轨道的星下点轨迹图和卫星高度处卫星重力梯度观测量的径向分量。图3是利用含误差的梯度数据径向分量直接解算的重力场模型。可以看出,重力场模型低次系数的精度明显偏低,表明在直接解法中,极空白问题严重。通过先验重力场模型及其精度信息的引入,极空白问题得到显著的抑制,参见图4。





3、   卫星重力数据处理中的并行解算研究

对新一代卫星重力数据处理中的计算密集型任务进行了分析,总结出需要采用并行计算技术提高效率的几个关键任务。采用OpenMP并行方法,并通过算例验证了并行设计方法的有效性。结果表明,并行计算能明显提高卫星重力任务的数据处理效率(参见图5)。采用测绘学院的计算平台(2005年IBM P5服务器),180阶模型法方程(32757维)求逆的用户等待时间约2小时30分;200阶模型法方程(40397维)求逆的用户等待时间约4小时20分。上述指标说明,采用并行计算技术后,即使采用当前比较普通的小型服务器,卫卫跟踪与卫星梯度数据处理中的法方程解算也不再成为计算瓶颈。



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