本發明公開一種基于地球自轉角速度的重力梯度儀標定方法，利用重力梯度儀在不同姿態下，地球自轉產生的離心梯度激勵及環境物體產生的自梯度激勵不同，標定重力梯度儀的標度系數及自梯度模型參數。標定時，使重力梯度儀經歷不同的姿態角，并記錄重力梯度儀及離心梯度檢測單元在不同姿態下的輸出，即可標定重力梯度儀的標度系數及自梯度模型參數。該標定方法，可由計算機自動運行，實現自標定，該方法僅依靠重力梯度儀本身，不需要依賴外部檢測質量即可完成標定，該標定方法，操作簡單易實施。

技術領域

本發明涉及一種基于地球自轉角速度的重力梯度儀標定方法，屬于精密測量技術領域。

背景技術

重力梯度儀是一種高精度萬有引力梯度檢測儀，能夠測量儀器所在位置點的萬有引力梯度值。航空重力梯度勘探能高精度、高效率的收集重力梯度信息，測量的重力梯度數據可直接用于分析勘探區域的地質密度、地質結構、重建重力場等。目前國外已經投入商業應用的重力梯度儀主要為旋轉加速度計重力梯度儀，在研的具有應用前景的重力梯度儀有冷原子重力梯度儀、超導重力梯度儀、MEMS重力梯度儀等，我國的重力梯度儀樣機正處于研制中。

從現有的文獻來看，重力梯度儀的標度系數的標定方法主要有兩類，基于萬有引力梯度的標定方法和基于離心梯度的標定方法。基于萬有梯度的標定方法，它通過施加外部檢測質量利用萬有引力場來激勵重力梯度儀，標定重力梯度儀。這類標定方法，需要外部檢測質量，且需要人為改變檢測質量體的質量和位置，標定過程復雜，標定效率低。基于離心梯度的標定方法，它通過旋轉重力梯度儀施加離心梯度，標定重力梯度儀的標度系數，它的優點是不需要施加外部檢測質量。重力梯度儀對角運動、線運動敏感，旋轉法標定重力梯度儀標度系數，如果轉速過快，會給重力梯度儀引入測量誤差，轉速過慢會降低標定效率。現有的某些文獻，在標定時忽略了自梯度對標度系數標定、零偏標定的影響，不符合實際情況。

發明內容

技術問題：本發明提供一種在標定時不需要旋轉重力梯度儀，在靜止狀態進行標定，能同時標定重力梯度儀的標度系數和自梯度模型參數的基于地球自轉角速度的重力梯度儀標定方法。

技術方案：本發明的基于地球自轉角速度的重力梯度儀標定方法，包括以下步驟：

1)改變重力梯度儀的姿態，保持重力梯度儀靜止，記錄重力梯度儀的姿態及該姿態下重力梯度儀的輸出及離心梯度檢測單元的輸出，重復M次上述操作，總共記錄M組不同的姿態，及相應的重力梯度儀輸出、離心梯度檢測單元的輸出，記錄的第k個姿態表示為(θ_x(k),θ_y(k),θ_z(k))，該姿態下重力梯度儀的inline通道及cross通道的輸出分別為F_in(k)，F_cs(k)，該姿態下離心梯度檢測單元的inline通道輸出為cross通道輸出為

2)依次將M個姿態依次代入下式，計算M個姿態對應的M組姿態特征參數，重力梯度儀的每個姿態對應1組36個姿態特征參數，這36個姿態特征參數為a_1,1,…,a_1,18,b_1,1,…,b_1,18：

式中c,c²分別表示cos(),cos²()，s,s²分別表示sin(),sin²()，θ_x,θ_y,θ_z為姿態角，第k個姿態(θ_x(k),θ_y(k),θ_z(k))，計算得到的第k組姿態特征參數為a_1,1(k),…,a_1,18(k),b_1,1(k),…,b_1,18(k)；