刘红卫，王兆魁，张育林,

(1. 国防科技大学航天科学与工程学院，湖南 长沙 410073； 2. 清华大学航天航空学院，北京 100084)

Optimization Design Method for Satellite-to-satellite Tracking Gravity Filed

Measurement Mission

LIU Hongwei，WANG Zhaokui，ZHANG Yulin



星星跟踪重力场测量任务优化设计方法

刘红卫1，王兆魁2，张育林1, 2

(1. 国防科技大学航天科学与工程学院，湖南 长沙 410073； 2. 清华大学航天航空学院，北京 100084)

Optimization Design Method for Satellite-to-satellite Tracking Gravity Filed

Measurement Mission

LIU Hongwei，WANG Zhaokui，ZHANG Yulin

摘要：在卫星重力场测量中，星星跟踪是获取中高阶重力场模型的有效方式，是GRACE Follow-on、GRACE II等下一代国际重力卫星所采用的测量方式。星星跟踪重力卫星任务设计需要考虑轨道高度、星间距离、定轨误差、星间距离变化率测量误差、非引力干扰确定误差、任务测量时间和数据采样间隔等任务参数，这些参数共同决定了重力场测量的时间分辨率、空间分辨率及其精度等重力场测量性能。如何分析这些系统参数对重力场测量性能的复杂物理机理，进而提出合理、优化的任务参数设计方法，是星星跟踪重力场测量系统设计中的重要问题。为此，本文建立了星星跟踪重力场测量性能的解析计算模型，并利用GRACE重力卫星测量参数验证了该解析模型，进而提出了重力卫星系统参数设计方法，为实现星星跟踪重力场测量性能最大化奠定了理论基础。

关键词：星星跟踪；重力场测量；轨道参数；载荷指标

一、引言

重力场是地球的基本物理场，在地球科学研究、国土资源勘探和地质灾害预报等方面具有重要应用，历来是大地测量学研究的核心问题。随着航天技术的发展，卫星重力场测量以其全球高覆盖率、全天候、不受地缘政治和地理环境影响等独特优势，受到了越来越多的重视，在理论研究和工程实践上均取得了长足发展，已成为获取全球重力场模型的最有效手段[1-2]。……