تلفیق مشاهدات GNSS و فاصله جفت‌ماهواره GRACE به کمک فیلترکالمن بی‌اثر (مطالعه موردی: بازیابی میدان گرانش شبیه‌سازی‌شده)

Abstract

با پیشرفت صنایع فضایی، توسعه علوم ماهواره‌ای، بررسی ارتباط متقابل مدار ماهواره­ها و طراحی مأموریت­های زمین- پژوهشی فضایی، تعیین میدان گرانش و مدل­سازی تغییرات آن همواره مورد توجه قرار گرفته است. امروزه گیرنده­های سامانه موقعیت­یابی جهانی امکان تعیین موقعیت ماهواره­های گرانی­سنجی همچون GRACE را تا حد زیادی تسهیل کرده است. با دراختیار­داشتن اطلاعات سینماتیکی و دینامیکی ماهواره همچون موقعیت و سرعت می­توان به تقریب قابل قبولی از میدان گرانش زمین رسید و تغییرات آن را در طول زمان ردیابی و بررسی کرد. لزوم برآورد و تخمین دقیق­تر مدار ماهواره­های گرانی‌سنجی در تعیین میدان گرانشی دقیق­تر و صحیح­تر، پژوهشگران را به سمت توسعه و بهبود ابزار اندازه­گیری و روش­های برآورد مدار ماهواره­ها سوق داده است. در این پژوهش در مرحله نخست با دو روش مشتق­گیری عددی و فیلترکالمن گسترش­یافته، توانایی مشاهدات GPS در بازسازی مشاهدات فاصله­یاب رادیویی (KBR) بررسی و در ادامه توانایی این فیلتر در تلفیق مشاهدات GPS و KBR با نتایج فیلتر کالمن بی­اثر مقایسه می­شود؛ نتیجه این مقایسه، بهبود حدود ده برابری را نشان می­دهد. پس از آن به­منظور بررسی دقت روش پیشنهادی از منظر عملی، با استفاده از روش شتاب و مدارهای برآورد­شده در مرحله پیشین، میدان گرانش EGM96 تا درجه و مرتبه 70 بازیابی و خروجی روش­ها در ابتدا با واریانسِ درجه و سپس از منظر اختلاف ارتفاع ژئوئیدی با میدان مرجع بررسی می­شود. نتایج این مرحله نیز بهبود تقریباً ده برابری اختلاف­های واریانسِ درجه و کمتر از ده برابر برای ارتفاع­های ژئوئیدی را نشان می­دهد.