基于同解法解算卫星重力场模型的若干关键技术研究

同解法是处理卫星跟踪卫星数据，解算卫星重力场模型的一项关键技术。GRACE任务的数据分析中心GFZ和CSR均采用此法，国内至今尚未完全攻克。本申请主要从三个方面研究同解法。结合理论研究与实测数据的分析，精化同解法的观测模型，精化数据预处理流程，为同解法提供高精度的观测模型和高质量的观测数据。在同解法软件的实现上，采用并行计算技术，从根本上提高同解法软件的执行效率。本申请将重点解决超级计算机上的同解法并行软件设计，推动同解法在大规模实测卫星重力测量数据处理中的应用研究，自主研制卫星重力场模型。项目预期成果能提高我国在卫星重力场模型研制领域的技术水平，缩小与国际先进水平的差距，对我国自主卫星重力测量系统的方案论证、卫星重力场模型的研制方法都有重要意义。

在新一代卫星重力数据处理方法中，同解法采用星载GPS/KBR跟踪数据，同时解算卫星精密轨道、重力场模型。相对其他方法，同解法使观测数据与观测模型之间一致性更好，可以实现更优的参数估计。反过来，同解法由于观测模型更为复杂，软件设计难度大大增加。因此，同解法研究是国内本领域关注的焦点之一，也是攻关的难点。本项目研究目标是掌握同解法的基本原理，解决同解法实用化中的关键技术，建立同解法的仿真平台。为下一阶段利用同解法处理新一代卫星重力数据，建立静态卫星重力场模型以及时变重力场模型序列奠定基础。.按照计划书，项目组解决了三个主要问题。.（1）掌握了同解法的基本原理，建立了同解法的观测模型。项目组设计了利用星载GPS载波、KBR、伪距观测数据同时估计重力场模型、轨道初值、加速度计校准参数的方案。特别需要指出的是，在精化卫星动力学模型的过程中，随着研究的深入，申请人认为，未来所有现代空间大地测量手段有走向融合处理的大趋势。因此在同解法算法的设计上预留了接口。比如，联合SLR与卫星重力技术时，就有必要研究地心运动、地球定向参数EOP，以及卫星定姿等。虽然软件设计难度更大，但是上述研究若能实现，极有可能带来新成果。因此，目前项目组完成的同解法软件虽然是针对GRACE和GOCE任务设计，但很容易扩展，完成其它研究任务。.（2）精化数据处理流程，包括两方面的内容。一是建立每类观测数据的处理标准。比如，星载加速度计数据粗差的探测、内插与平滑方案，恒星敏感器姿态数据的精细处理等。二是整个数据处理流程的自动化。前者主要是通过大量的数据分析，归纳总结GRACE任务数据的一些特有的异常现象，尽可能设计通用的解决方案。对后者，同解法软件运行在高性能计算节点上，一般为Linux/UNIX执行环境，设计合理的批处理方案能极大地提高工作效率。按照这一原则，本软件所有任务的运行均为自动化运行。用户设定一定的配置，比如重力场模型的最高阶次、积分器类型、轨道初值等待估分量等，执行脚本即可完成所有计算过程。.（3）面向大规模数据处理的并行计算。无论是本项目的研究需求，还是申请人规划的未来研究领域，都必须采用并行技术解决计算热点问题。在分析卫星重力数据处理一般规律后，项目组提出了采用OpenMP技术的技术方案，获得了良好的并行效果，解决了大规模计算问题，并用于和德国斯图加特大学的极空白问题合作研究。

内容获取失败，请点击重试