低低跟蹤重力測(cè)量衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星重力測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低低跟蹤重力測(cè)量衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)際上在基于重力衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)探測(cè)地球重力場(chǎng)方面已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，先后于2000年7月15日、2009年3月17日，成功實(shí)踐了高-低衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星重力測(cè)量模式(CHAMP、G0CE)，2002年3月7日，成功實(shí)踐了低-低跟蹤衛(wèi)星重力測(cè)量模式(GRACE)，并且充分利用這些衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)輔以其它測(cè)量手段所采集的數(shù)據(jù)，成功解算了多個(gè)高精度全球重力場(chǎng)模型(包括靜態(tài)重力場(chǎng)模型和時(shí)變重力場(chǎng)模型)。目前，美國(guó)、歐空局等機(jī)構(gòu)已在計(jì)劃實(shí)施下一代更高精度的衛(wèi)星重力測(cè)量計(jì)劃。
[0003]在國(guó)內(nèi)，我國(guó)眾多學(xué)者在基于衛(wèi)星重力測(cè)量恢復(fù)地球重力場(chǎng)的理論和方法方面也開展了廣泛研究，經(jīng)過十多年的數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，已突破了重力衛(wèi)星精密定軌、重力場(chǎng)恢復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，并成功研制了基于動(dòng)力法等恢復(fù)地球重力場(chǎng)的實(shí)用軟件，尤其是完成了難度極大的衛(wèi)星重力測(cè)量數(shù)據(jù)恢復(fù)地球重力場(chǎng)的“一步法”攻關(guān)，成功研制了原型軟件，并利用CHAMP、GRACE等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建了多個(gè)地球重力場(chǎng)模型。可見，國(guó)內(nèi)在重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理理論和方法方面已經(jīng)獲得了豐富的研究成果，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
[0004]盡管如此，但由于國(guó)外重力衛(wèi)星相關(guān)機(jī)構(gòu)在公布實(shí)測(cè)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，基于多種技術(shù)保密考量等并未公布原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、O級(jí)觀測(cè)數(shù)據(jù)、IA級(jí)觀測(cè)數(shù)據(jù)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，也未公布上述這些數(shù)據(jù)的詳細(xì)處理理論及相關(guān)處理方法。而只公布了 IB級(jí)數(shù)據(jù)及重力場(chǎng)模型數(shù)據(jù)。目前，國(guó)內(nèi)尚未開展對(duì)包括原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、O級(jí)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生及處理、IA級(jí)數(shù)據(jù)處理等的研究；尚未開展重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)仿真和處理等驗(yàn)證項(xiàng)目研究。此外，國(guó)內(nèi)并無成套的重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理軟件，多數(shù)研究成果多是停留在各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)處理功能，并未將各級(jí)重力數(shù)據(jù)的處理串聯(lián)在一起，形成一體化的數(shù)據(jù)處理及演示系統(tǒng)。
[0005]鑒于重力衛(wèi)星原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、O級(jí)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生及處理，IA級(jí)數(shù)據(jù)的處理等技術(shù)不可能通過引進(jìn)獲得，必須依靠自主解決，而同時(shí)此技術(shù)的實(shí)現(xiàn)又直接決定我國(guó)能否成功實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星重力測(cè)量計(jì)劃。此外，國(guó)內(nèi)并無成套的重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理軟件。因此，研制一體化的重力測(cè)量衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種低低跟蹤重力測(cè)量衛(wèi)星地面處理系統(tǒng)，同時(shí)提供對(duì)GRACE IB級(jí)數(shù)據(jù)的一體化處理功能。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]平臺(tái)分系統(tǒng)，用于對(duì)原始仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和拆包，并對(duì)數(shù)據(jù)和任務(wù)進(jìn)行管理分配，包括數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、任務(wù)管理子系統(tǒng)和產(chǎn)品分發(fā)子系統(tǒng)；
[0009]業(yè)務(wù)分系統(tǒng)，用于對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行各級(jí)處理，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和三級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)子系統(tǒng)；
[0010]演示分系統(tǒng)，用于對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化監(jiān)控，對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行可視化展示。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述業(yè)務(wù)分系統(tǒng)內(nèi):
[0012]數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)，用于對(duì)數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，生成1A、1B、IC級(jí)數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)輸入至數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；
[0013]數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括精密定軌模塊、載荷定標(biāo)模塊和重力場(chǎng)反演模塊，通過精密定軌模塊對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)產(chǎn)生的IB級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行精密定軌;通過定標(biāo)模塊對(duì)IC級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定;通過重力場(chǎng)反演模塊對(duì)IC級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行重力場(chǎng)反演，生成重力場(chǎng)模型；
[0014]三級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)子系統(tǒng)，用于對(duì)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)生成的重力場(chǎng)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到重力場(chǎng)數(shù)據(jù)三級(jí)產(chǎn)品，并為演示分系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)輸入。
[0015]進(jìn)一步的，所述重力場(chǎng)數(shù)據(jù)三級(jí)產(chǎn)品包括重力異常、大地水準(zhǔn)面高和垂線偏差三種數(shù)據(jù)產(chǎn)品。
[0016]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)包括:
[0017]IA級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于處理O級(jí)數(shù)據(jù)，首先建立O級(jí)數(shù)據(jù)輸出量與數(shù)據(jù)處理需要的觀測(cè)量之間的轉(zhuǎn)換解析關(guān)系，然后精確標(biāo)定解析關(guān)系式中涉及的轉(zhuǎn)換參數(shù)，最后實(shí)施各類觀測(cè)量的轉(zhuǎn)換；
[0018]IB級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對(duì)IA級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差改正、觀測(cè)值組合、缺口插值、粗差剔除等操作；
[0019]IC級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對(duì)IB級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差修正、采樣、數(shù)據(jù)內(nèi)插、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換及時(shí)間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換等操作。
[0020]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)，用于接收原始仿真數(shù)據(jù)，生成O級(jí)數(shù)據(jù)；
[0021 ]所述數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)所接收數(shù)據(jù)、GRACE IB級(jí)數(shù)據(jù)和各級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的歸檔管理；
[0022]所述任務(wù)管理子系統(tǒng)，用于對(duì)業(yè)務(wù)分系統(tǒng)各數(shù)據(jù)處理模塊的調(diào)度、訂單編制、訂單監(jiān)控；
[0023]所述產(chǎn)品分發(fā)子系統(tǒng)，用于對(duì)重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品的分發(fā)功能，為演示分系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星仿真數(shù)據(jù)演示和重力產(chǎn)品的演示提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)為用戶提供數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)訂購、訂單管理等服務(wù)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:通過設(shè)置平臺(tái)分系統(tǒng)，能夠?qū)χ亓πl(wèi)星原始仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和拆包處理，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的歸檔存儲(chǔ)，以及對(duì)各級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的分發(fā)服務(wù)，及對(duì)各級(jí)數(shù)據(jù)處理模塊的作業(yè)調(diào)度功能。通過設(shè)置業(yè)務(wù)分系統(tǒng)，對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行各級(jí)處理，并得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，提供了三級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)功能。并且通過演示分系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重力場(chǎng)產(chǎn)品的二維三維圖形展示功能。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)組成圖；
[0026]圖2為本發(fā)明業(yè)務(wù)分系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖；
[0027]圖3為本發(fā)明重力場(chǎng)三級(jí)產(chǎn)品的二維展示效果圖；
[0028]圖4為本發(fā)明重力場(chǎng)三級(jí)產(chǎn)品的三維展示效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030]參見圖1，本發(fā)明按功能邏輯設(shè)計(jì)為三大分系統(tǒng)，依次是平臺(tái)分系統(tǒng)、業(yè)務(wù)分系統(tǒng)和演示分系統(tǒng)。
[0031]平臺(tái)分系統(tǒng)，用于對(duì)原始仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和拆包，并進(jìn)行任務(wù)管理，包括數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、任務(wù)管理子系統(tǒng)和產(chǎn)品分發(fā)子系統(tǒng);其中數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)低低跟蹤重力測(cè)量衛(wèi)星半物理仿真系統(tǒng)原始仿真數(shù)據(jù)的接收和拆包;數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)所接收數(shù)據(jù)、GRACE IB級(jí)數(shù)據(jù)和各級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的歸檔管理;任務(wù)管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)分系統(tǒng)各數(shù)據(jù)處理模塊的調(diào)度、訂單編制、訂單監(jiān)控;產(chǎn)品分發(fā)子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品的分發(fā)功能，為演示分系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星仿真數(shù)據(jù)演示和重力產(chǎn)品的演示提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)為用戶提供數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)訂購、訂單管理等服務(wù)。
[0032]業(yè)務(wù)分系統(tǒng)，用于對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行各級(jí)數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和三級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)子系統(tǒng)。
[0033]其中數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)根據(jù)所處理的數(shù)據(jù)級(jí)別又細(xì)分為IA級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、IB級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和IC級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊;處理子系統(tǒng)根據(jù)所完成的業(yè)務(wù)功能又細(xì)分為精密定軌模塊、載荷定標(biāo)模塊和重力場(chǎng)反演模塊;三級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)子系統(tǒng)同樣根據(jù)所完成的業(yè)務(wù)功能又細(xì)分為重力異常模塊、大地水準(zhǔn)面模塊和垂線偏差模塊。各數(shù)據(jù)處理模塊功能詳細(xì)描述如下:
[0034]a.數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)主要對(duì)衛(wèi)星仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣、濾波、相位差分、誤差矯正、差值、相對(duì)時(shí)差、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)補(bǔ)全和粗差剔除等操作，依次生成1A、1B、1C級(jí)數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)輸入。
[0035]b.數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)主要是對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行精密定軌、定標(biāo)和重力場(chǎng)反演等操作。
[0036]c.三級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)子系統(tǒng)主要對(duì)重力場(chǎng)反演模塊生成的地球重力場(chǎng)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，生成大地水準(zhǔn)面高、垂線偏差和重力異常等數(shù)據(jù)。
[0037]數(shù)據(jù)預(yù)處理子系統(tǒng)用于完成從O級(jí)數(shù)據(jù)到IC級(jí)數(shù)據(jù)的處理，具體功能如下:
[0038I I) IA級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理
[0039]O級(jí)數(shù)據(jù)是載荷直接觀測(cè)信息，并不完全具備明確物理意義，例如加速度計(jì)的觀測(cè)值是電信號(hào)，需要利用各載荷相應(yīng)轉(zhuǎn)化參數(shù)實(shí)施轉(zhuǎn)換，生成具有明確物理意義的觀測(cè)量，IA級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊就是用于實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)換功能，其采用的處理方案是:首先建立各載荷硬件輸出量與數(shù)據(jù)處理需要的觀測(cè)量之間的轉(zhuǎn)換解析關(guān)系，然后精確標(biāo)定解析關(guān)系式中涉及的轉(zhuǎn)換參數(shù)，最后實(shí)施各類觀測(cè)