一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，包括以下步骤：步骤1、标定倾角传感器零位；步骤2、建立静态相对重力仪倾斜误差模型；步骤3、测量静态相对重力仪倾斜状态下仪器输出；步骤4、标定静态相对重力仪倾斜误差补偿参数，对静态相对重力仪进行倾斜补偿。本发明专利技术能够提高静态相对重力仪的测量精度。能够提高静态相对重力仪的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法


[0001]本专利技术属于静态相对重力仪
，尤其是一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法。

技术介绍

[0002]陆地精密重力测量可以获得近场源的地面重力信息，是地球物理勘探、时变重力场研究等领域常见的地球物理手段之一。目前，陆地精密重力测量在地面沉降、地震检测预报、地球动力学、潮汐分析等领域的研究以及重力基准网建设等方面具有重要意义。
[0003]静态相对重力仪具有高测量精度和高空间分辨率的优点，是目前重力测量的主要方法之一。使用静态相对重力仪在野外测量中，不同于实验室静基座测量，静态相对重力仪在测量过程中很容易因风吹日晒等多种因素引起仪器倾斜，形成倾斜误差，具体误差公式为：
[0004]g
γ
＝g
in
(1
‑
cosγ
x cosγ
y
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0005]式中：
[0006]g
γ
——静态相对重力仪在倾斜状态下的测量值；
[0007]g
in
——当前时刻当前位置测量点真实重力值；
[0008]γ
x
、γ
y
——水平两方向的角度倾斜值。
[0009]由此得到倾斜误差的表达式为：
[0010]δg
γ
＝g
in cosγ
x cosγ
y
ꢀꢀꢀ
(2)
[0011]式中：<br/>[0012]δg
γ
——静态相对重力仪倾斜误差；
[0013]传统的静态相对重力仪倾斜误差补偿是通过角度传感器测量水平倾斜角度γ
x
和γ
y
，在利用式(2)进行倾斜误差补偿。但静态相对重力仪存在定中系统，即通过机械环节将敏感元件(通常是弹簧)保持与机械基准面垂直，而定中系统对敏感元件施力，从而在仪器倾斜状态下的输出误差与理论公式存在差异。针对上述问题，急需提出一种静态相对重力仪的新型倾斜误差补偿方法，提高静态相对重力仪的测量精度。
[0014]经检索未发现和本专利技术相同或相似的现有技术的公开文献。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，能够提高静态相对重力仪的测量精度。
[0016]本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
[0017]一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1、标定倾角传感器零位；
[0019]步骤2、建立静态相对重力仪倾斜误差模型；
[0020]步骤3、测量静态相对重力仪倾斜状态下仪器输出；
[0021]步骤4、标定静态相对重力仪倾斜误差补偿参数，对静态相对重力仪进行倾斜补偿；
[0022]而且，所述步骤1的具体方法为：
[0023]将静态相对重力仪放置在实验室静基座上，待仪器稳定后，通过调整仪器两方向的倾斜角度使得仪器输出值最大，记录此时角度传感器的输出值，记为γ
x0
和γ
y0
，为静态相对重力仪的倾角零位，对倾角传感器输出进行改正。
[0024]而且，所述步骤2的具体方法为：
[0025]对式(2)进行泰勒展开，建立静态相对重力仪倾斜误差补偿的数学模型：
[0026][0027]式中：
[0028]a、b、c和d——待估计的静态相对重力仪倾斜补偿参数。
[0029]而且，所述步骤3的具体方法为：
[0030]以60
″
为间隔，将静态相对重力仪的每个倾斜角度进行单独测量，每个倾斜角度的测量时间不小于360s，每次调整倾斜角度的误差不大于10
″
，记录仪器输出的平均值。
[0031]而且，所述步骤4的具体步骤包括：
[0032](1)建立最小二乘估计的观测模型：
[0033]Z＝HX+V
ꢀꢀꢀ
(4)
[0034]式中：
[0035]Z——49维观测向量；
[0036]H——49
×
4维系数矩阵；
[0037]X——4维状态向量；
[0038]V——49维噪声向量。
[0039]其中，观测向量Z是由表1第4列组成的序列，系数矩阵H是由表1中第2列和第3列得到系数矩阵，计算公式为：
[0040][0041]状态向量X为X＝[a b c d]T
。
[0042]由最小二乘得到状态向量X的估计结果为：
[0043][0044]式中：
[0045]——状态向量X的估计结果。
[0046](2)由此得到的静态相对重力仪倾斜误差补偿参数，在实际测量中按照式(3)进行倾斜误差补偿。
[0047]本专利技术的优点和有益效果：
[0048]1、本专利技术提出一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，能够通过事先建立的补偿算法对静态相对重力仪因仪器倾斜引起的测量误差进行补偿，提高在倾斜状态下静态相对重力仪的测量精度。
[0049]2、本专利技术较传统的静态相对重力仪倾斜补偿方法，建立了更加精细的补偿数学模
型，并通过实测数据利用最小二乘的方式回归得到的补偿参数在一定程度上消除了定中系统对倾斜状态下仪器输出的影响，提高仪器倾斜误差的补偿精度。
具体实施方式
[0050]以下对本专利技术实施例作进一步详述：
[0051]一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，包括以下步骤：
[0052]步骤1、标定倾角传感器零位；
[0053]所述步骤1的具体方法为：
[0054]将静态相对重力仪放置在实验室静基座上，待仪器稳定后，通过调整仪器两方向的倾斜角度使得仪器输出值最大，记录此时角度传感器的输出值，记为γ
x0
和γ
y0
，为静态相对重力仪的倾角零位，对倾角传感器输出进行改正。
[0055]步骤2、建立静态相对重力仪倾斜误差模型；
[0056]所述步骤2的具体方法为：
[0057]对式(2)进行泰勒展开，鉴于在测量过程中静态相对重力仪的倾斜角度均为小角度，因此在泰勒展开中只展开至四阶项，建立静态相对重力仪倾斜误差补偿的数学模型：
[0058][0059]式中：
[0060]a、b、c和d——待估计的静态相对重力仪倾斜补偿参数。
[0061]步骤3、测量静态相对重力仪倾斜状态下仪器输出；
[0062]以60
″
为间隔，将静态相对重力仪按照表1中的每个倾斜角度进行单独测量，每个倾斜角度的测量时间不小于360s，每次调整倾斜角度的误差不大于10
″
，将仪器输出的平均值记录在表1中的第4列。
[0063]表1 静态相对重力仪倾斜误差标定记录表
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、标定倾角传感器零位；步骤2、建立静态相对重力仪倾斜误差模型；步骤3、测量静态相对重力仪倾斜状态下仪器输出；步骤4、标定静态相对重力仪倾斜误差补偿参数，对静态相对重力仪进行倾斜补偿。2.根据权利要求1所述的一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：将静态相对重力仪放置在实验室静基座上，待仪器稳定后，通过调整仪器两方向的倾斜角度使得仪器输出值最大，记录此时角度传感器的输出值，记为γ
x0
和γ
y0
，为静态相对重力仪的倾角零位，对倾角传感器输出进行改正。3.根据权利要求1所述的一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：对式(2)进行泰勒展开，建立静态相对重力仪倾斜误差补偿的数学模型：式中：a、b、c和d——待估计的静态相对重力仪倾斜补偿参数。4.根据权利要求1所述的一种静态相对重力仪倾斜误差补偿方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李达，高巍，王智奇，朱学毅，吴畏，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：