本文利用卫星重力反演与模拟软件ANGELS系统(ANalyst of Gravity Estimation with Low-orbit Satellites)对低低跟踪模式的重力卫星的关键载荷精度指标进行了深入分析.模拟结果表明:(1)对短弧长积分法而言,在低低跟踪模式的关键载荷精度指标中,重力场反演精度对星间距离变率精度最为敏感;(2)通过对目前在轨运行GRACE的载荷指标进行分析,发现轨道数据的误差主要影响重力场的低阶部分(约小于25阶),较高阶次部分(约大于26阶)主要受星间距离变率的误差限制;(3)如果下一代低低跟踪模式的重力卫星的目标之一是把重力异常反演精度较GRACE提高约10倍,则在保持轨道高度和GRACE相同的前提下,轨道、星间距离变率和星载加速度计等关键载荷指标需要达到的最低精度分别约为2cm、10nm·s-1和3.0×10-10 m·s-2;(4)轨道精度和混频误差将是影响下一代低低跟踪模式重力卫星重力场恢复能力进一步提高的主要制约因素,距离变率精度和加速度计精度存在盈余.
本文基于短弧长法开发了一套由低轨卫星数据解算重力场的系统ANGELS(ANalyst of Gravity Estimation with Low-orbit Satellites),成功用GRACE Level1B数据解算出全球时变重力场模型(第一版IGG-CAS系列模型),并与国际三大知名重力卫星相关研究机构:美国德克萨斯大学空间中心CSR(Center for Space Research)、德国GFZ地学研究中心(GeoForschungsZentrum)和美国宇航局JPL喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)发布的全球时变重力场模型(RL05模型)进行了详细的比较分析.通过每阶大地水准面差距的对比结果表明,IGGCAS模型的精度接近RL05模型的精度.对以上四家机构在2004—2010年的时变重力场模型经过相同的去条带和高斯滤波处理,可以发现四家GRACE反演陆地水时变信号的空间分布十分接近,在长江流域反演的陆地水时变信号,两两之间的相关系数均大于0.8.通过反演撒哈拉沙漠干旱地区的时变信号来评估反演的精度水平,IGGCAS、CSR-RL05、GFZ-RL05和JPL-RL05反演结果的均方差分别为1.5cm、1.1cm、1.1cm和1.2cm等效水柱高.综合表明IGG-CAS时变重力场反演模型的精度接近于目前国外主要机构最新公布的时变重力场模型.
