利用解析法有效快速估计将来GRACE Follow-On地球重力场的精度

摘要

本文首次利用解析法有效快速估计了将来GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)Follow-On地球重力场的精度.第一,基于功率谱原理分别建立了新的GRACE Follow-On卫星激光干涉星间测量系统星间速度、GPS接收机轨道位置和轨道速度以及加速度计非保守力误差影响累计大地水准面的单独和联合解析误差模型.第二,利用提出的GRACE卫星关键载荷匹配精度指标和美国喷气推进实验室(JPL)公布的GRACE Level1B实测精度指标的一致性,以及估计的GRACE累计大地水准面精度和德国波兹坦地学研究中心(GFZ)公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型实测精度的符合性,验证了本文建立的解析误差模型是可靠的,第三,论证了GRACE Follow-On卫星不同关键载荷匹配精度指标和轨道高度对地球重力场精度的影响.在360阶处,利用轨道高度250 km、星间距离50 km、星间速度误差1×10-9 m/s、轨道位置误差3×10-5m、轨道速度误差3×10-8m/s和非保守力误差3×10-13m/s2,基于联合解析误差模型估计累计大地水准面的精度为1.231×10-1 m.本文的研究不仅为当前GRACE和将来GRACE Follow-On地球重力场精度的有效快速确定提供了理论基础和计算保证,同时对国际将来GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory)月球卫星重力测量计划的成功实施具有重要的参考意义.