吉林大学学报(地球科学版)

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全张量重力梯度数据误差分析及补偿

袁园1,黄大年1,余青露2,耿美霞1   

  1. 1.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;
    2.中国石化石油物探技术研究院,南京211103
  • 收稿日期:2013-08-20 出版日期:2014-05-26 发布日期:2014-05-26
  • 作者简介:袁园(1988-),男,博士研究生,主要从事航空重力梯度数据处理方面的研究,E-mail:yuanyuan12@mails.jlu.edu.cn
  • 基金资助:

    国家深部探测技术与实验研究专项项目(SinoProbe-09-01 201011078)

Error Analysis and Compensation of Full Tensor Gravity Gradiometer Measurements

Yuan Yuan1,Huang Danian1,Yu Qinglu2,Geng Meixia1   

  1. 1.College of GeoExploration Science and Technology,Jilin University,Changchun130026,China;
    2.Sinopec Geophysical Research Institute,Nanjing211103,China
  • Received:2013-08-20 Online:2014-05-26 Published:2014-05-26

摘要:

针对用于航空移动平台的高精度全张量重力梯度测量系统,深入研究了梯度仪12个加速度计按3个不同旋转轴圆盘形成差分组合的结构。在确认该结构具有有效抑制运动共模加速度、减少外界环境干扰、实现高精度探测优点的同时,着重分析了重力梯度仪测量误差的来源和影响。研究表明,主要影响包括仪器固有随机噪声和外界确定性噪声。为定量描述影响程度,推导了在航空动态环境下的测量方程,并分离出加速度计的性能不匹配、平台不稳定、圆盘转速不稳定3个主要固有因素,从时间域和频率域角度定量分析固有影响因素的噪声水平。试验分析表明,通过利用Simulink仿真系统可以获得固有因素产生的噪声水平,并提出抑制方案。针对搭载环境测量误差,还分析了实测飞行中姿态和质量的改变对重力梯度测量值造成的环境影响,提出了基于点质量源的自身梯度校正方法。

关键词: 全张量重力梯度仪, 动态环境, 固有噪声, 自身梯度校正, 点质量源

Abstract:

For the high precision full tensor gravity gradiometry(FTG)used in airborne moving platform,the authors  study the difference composite structure of gradiometry,which have 12 accelerometers installed on three different rotation disc. Upon confirmation of the structure which can restrain the common mode acceleration,reduce the interference of extent environment and have the advantage of high precision detection,the authors  analyze the error sources and influences in gradiometer measurements. Research shows that main effects include instrument inherent random noise and external deterministic noise. In order to describe the influence quantificationally,the authors derived the measuring equation of FTG in the dynamic environment, and analyzed the noise level of intrinsic factors in time domain and frequency domain, identified three main intrinsic factors: Accelerometer’sperformance mismatching;Platform instability and unstable disc rotating speed.Experiments using Simulink system can obtain the noise level of intrinsic factors and put forward the inhibition scheme. Aiming at the external deterministic noise,we also analyzed the influence of changing of attitude and quality in flight to measured gradients and put forward a method to correct the self-gradient based on a point mass.

Key words: full tensor gravity gradiometry, dynamic environment, inherent noise, self-gradient correct, point mass

中图分类号: 

  • P631.1
[1] 张菲菲, 王林, 马静, 王万银, 李建国, 周新鹏, 李倩. 重力地形校正研究进展及展望[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 254-273.
[2] 鲁宝亮, 苏子旺, 赵志刚, 唐华风. 基于卫星重力异常的南海南部中生界反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(1): 261-273.
[3] 李键, 何新建, 黄鋆. 重力密度反演的自适应异常权函数法及其对东海钓北凹陷地层结构划分[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(1): 229-.
[4] 罗永超, 李桐林, 张镕哲. 三维重力梯度局部光滑约束反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(2): 543-551.
[5] 郑玉君, 侯振隆, 巩恩普, 张永利. 基于深度加权的多分量重力梯度数据联合相关成像方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2020, 50(4): 1197-1210.
[6] 孙勇, 于平, 王新月, 黄大年. 基于多元线性回归的航空重力梯度测量自身梯度校正[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2020, 50(3): 883-894.
[7] 刘招君, 柳蓉, 孙平昌, 孟庆涛, 胡菲. 中国典型盆地油页岩特征及赋存规律[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2020, 50(2): 313-325.
[8] 刘洪波, 吴治国, 郑孝诚, 王恩强, 王玉敏, 张宁. 沂沭断裂带莱州湾海域重力场特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(5): 1438-1447.
[9] 张雅晨, 刘财, 陈光宇. 基于Hartley变换的归一化总梯度法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(3): 830-836.
[10] 王新月, 刘杰, 孙澎勇, 陈科, 李军. 基于车载重力测量平台的城市地下空洞快速探测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(3): 837-844.
[11] 郝梦成, 张凤旭, 杜威, 李银飞, 任朗宁. Chebyshev低通滤波器在位场数据波数域导数换算中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(2): 559-568.
[12] 范雕, 李姗姗, 孟书宇, 邢志斌, 冯进凯. 利用重力异常反演马里亚纳海沟海底地形[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(5): 1483-1492.
[13] 马国庆, 明彦伯, 黄大年. 基于重磁异常的新生代丽水—椒江凹陷基底分布特征研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(5): 1493-1500.
[14] 梁生贤. 互相关系数自约束的重力三维反演与高效求解[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(5): 1473-1482.
[15] 郑国磊, 徐新学, 李世斌, 袁航, 马为, 叶青. 天津市重力数据反演解释[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(4): 1221-1230.
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[1] 尤敏鑫,刘建民. 同位素地球化学在峨眉山大火成岩省研究中的应用现状与进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1231 -1243 .
[2] 杨春梅, 李洪奇,陆大卫,张方礼,高 原,邵英超. 不同驱替方式下岩石电阻率与饱和度的关系[J]. J4, 2005, 35(05): 667 -671 .
[3] 祝洪臣,张炯飞,权 恒. 大兴安岭中生代两期成岩成矿作用的元素、同位素特征及其形成环境[J]. J4, 2005, 35(04): 436 -0442 .
[4] 朱建伟, 赵刚, 刘博, 郭巍, 成俊. 油页岩测井识别技术及应用[J]. J4, 2012, 42(2): 289 -295 .
[5] 陈力,梁海安,张文娟,荣帆. 模糊数学方法在城市工程地质环境区划中的应用--以抚顺市城区为例[J]. J4, 2008, 38(5): 837 -0840 .
[6] 高桂梅,苏 克,王文颖,甘树才,刘招君. 吉林省桦甸油页岩中稀土元素和微量元素的研究[J]. J4, 2006, 36(6): 974 -0979 .
[7] 吴孔运,蒋忠诚,叶 晔. 不同植物群落对灰岩试块溶蚀速率的影响[J]. J4, 2007, 37(5): 967 -0971 .
[8] 周彦章,迟宝明,刘中培. 山东夏甸金矿床充水机理构造控制模式[J]. J4, 2008, 38(2): 255 -0260 .
[9] 张渊,刘连登,孙景贵,陈国华,张洪喜,闫复传,杨开春. 胶东西北部黄埠岭金矿床两期次叠加成矿[J]. J4, 2008, 38(1): 21 -0026 .
[10] 鲁程鹏, 束龙仓, 苑利波, 张蓉蓉, 黄币娟, 王彬彬. 基于示踪试验求解岩溶含水层水文地质参数[J]. J4, 2009, 39(4): 717 -721 .