一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定方法及装置

技术特征：
1.一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定方法，其特征在于，包括：步骤1：基于地球重力场模型计算重力东向梯度；步骤2：基于重力场模型计算重力北向梯度；步骤3：基于得出的重力东向梯度及重力北向梯度计算重力线密切方位角。2.根据权利要求1所述的一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定方法，其特征在于，所述步骤1包括：局部北东地坐标系条件下，水准面上任意一点p的重力东向梯度表示为式中，g
y
表示重力北向梯度；g为重力；g
y
与重力位关系为式中，w为重力位，重力位等于相应引力位和离心力之和，即w＝v q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，v和q分别表示引力位和离心力位，地心球坐标系条件下，v和q的表达式分别为：式中，ρ为研究点地心向径；θ和λ分别表示研究点地心余纬和地心经度；gm为地心引力常数；n和m分别代表球谐系数的阶与次，nmax表示球谐系数最高阶数；a表示椭球长半轴；和表示完全正常化球谐系数；为n阶m次完全正常化缔合勒让德函数；ω表示地球自转角速度；最终，局部指北坐标系下地球引力梯度v
yz
可表示为其中其中，完全正常化缔合勒让德函数递推式为
研究点离心力梯度在局部指北坐标系下表示为q
yz
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)进而得到w
yz
＝v
yz
q
yz
；最终基于w
yz
、公式(2)得到局部北东地坐标系条件下，水准面上任意一点p的重力东向梯度。3.根据权利要求2所述的一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定方法，其特征在于，所述步骤2包括：局部北东地坐标系条件下，水准面上任意一点p的重力北向梯度表示为式中，g
x
为重力北向梯度；g
x
与重力位关系为其中，重力位二阶梯度w
xz
＝v
xz
q
xz
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)其中式中，研究点离心力梯度在局部指北坐标系下表示为其中，4.根据权利要求3所述的一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定方法，其特征在于，所述步骤3包括：重力线曲率矢量与北方向夹角、即重力线密切方位角为α条件下，其与重力水平梯度相关，即最终重力线密切方位角α为
5.一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定装置，其特征在于，包括：重力东向梯度计算模块，用于基于地球重力场模型计算重力东向梯度；重力北向梯度计算模块，用于基于重力场模型计算重力北向梯度；重力线密切方位角计算模块，用于基于得出的重力东向梯度及重力北向梯度计算重力线密切方位角。6.根据权利要求5所述的一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定装置，其特征在于，所述重力东向梯度计算模块具体用于：局部北东地坐标系条件下，水准面上任意一点p的重力东向梯度表示为式中，g
y
表示重力北向梯度；g为重力；g
y
与重力位关系为式中，w为重力位，重力位等于相应引力位和离心力之和，即w＝v q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，v和q分别表示引力位和离心力位，地心球坐标系条件下，v和q的表达式分别为：式中，ρ为研究点地心向径；θ和λ分别表示研究点地心余纬和地心经度；gm为地心引力常数；n和m分别代表球谐系数的阶与次，nmax表示球谐系数最高阶数；a表示椭球长半轴；和表示完全正常化球谐系数；为n阶m次完全正常化缔合勒让德函数；ω表示地球自转角速度；最终，局部指北坐标系下地球引力梯度v
yz
可表示为其中其中，完全正常化缔合勒让德函数递推式为
研究点离心力梯度在局部指北坐标系下表示为q
yz
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)进而得到w
yz
＝v
yz
q
yz
；最终基于w
yz
、公式(2)得到局部北东地坐标系条件下，水准面上任意一点p的重力东向梯度。7.根据权利要求6所述的一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定装置，其特征在于，所述重力北向梯度计算模块具体用于：局部北东地坐标系条件下，水准面上任意一点p的重力北向梯度表示为式中，g
x
为重力北向梯度；g
x
与重力位关系为其中，重力位二阶梯度w
xz
＝v
xz
q
xz
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)其中式中，研究点离心力梯度在局部指北坐标系下表示为其中，8.根据权利要求7所述的一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定装置，其特征在于，所述重力线密切方位角计算模块具体用于：重力线曲率矢量与北方向夹角、即重力线密切方位角为α条件下，其与重力水平梯度相关，即最终重力线密切方位角α为

技术总结
本发明涉及大地测量技术领域，尤其涉及一种辅助仪器整平的重力线密切方位角确定方法及装置，该方法包括：基于地球重力场模型计算重力东向梯度；基于重力场模型计算重力北向梯度；基于得出的重力东向梯度及重力北向梯度计算重力线密切方位角。本发明通过地球重力场模型计算重力线密切方位角，描述全球重力线密切方位角分布特征，进而给出辅助仪器整平的密切方位角调节参数，可以定量刻画和描述仪器整平时重力线密切方位角参量，为丰富测量整平模块理论内涵、提升仪器测量工作准备效率提供理论技术依据。技术依据。技术依据。


技术研发人员：李姗姗 范雕 李新星 邢志斌 孟书宇 张驰 黄志勇 刘鑫宇 万宏发
受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学
技术研发日：2022.07.08
技术公布日：2022/10/25