航空重力儀器、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1、航空重力儀器、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)引語 測(cè)定地球重力場(chǎng)的傳統(tǒng)方法是利用重力測(cè)量?jī)x器進(jìn)行絕對(duì)重力測(cè)量和相對(duì)重力測(cè)量。絕對(duì)重力測(cè)量雖然能夠得到很高精度的絕對(duì)重力值，但由于儀器體積龐大、設(shè)備復(fù)雜、對(duì)外界環(huán)境條件要求高、觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、成本高等因素，其不宜在地面上進(jìn)行大規(guī)模的采用。近一百多年來，在地面進(jìn)行重力測(cè)量的主要手段是采用相對(duì)重力測(cè)量，即通過測(cè)定未知點(diǎn)與重力已知點(diǎn)之間的重力值之差，從而得到未知點(diǎn)的絕對(duì)重力值。與絕對(duì)重力測(cè)量相比，相對(duì)重力測(cè)量具有儀器體積小、設(shè)備簡(jiǎn)單、對(duì)外界環(huán)境要求低、測(cè)量時(shí)間短、成本費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，適于進(jìn)行地面大規(guī)模的測(cè)量。然而在一些條件惡劣、交通不便、無人居住以及陸海交界等區(qū)域進(jìn)行地面

2、重力測(cè)量時(shí)，不僅效率低下并且很難達(dá)到精度要求，甚至有些地區(qū)根本無法進(jìn)行測(cè)量。傳統(tǒng)的地面重力測(cè)量無法進(jìn)行測(cè)定占地球面積七成之多的海洋重力場(chǎng)，而船載重力測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)及逐步發(fā)展使開展大面積的海洋重力測(cè)量成為可能，然而其由于速度慢并且需要載體行駛在一個(gè)平均海面上，其仍是一種效率很低的重力測(cè)量手段。令人振奮的是，衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)的出現(xiàn)和逐漸成熟很好地解決了獲取高精度海洋重力場(chǎng)的問題。一、航空重力測(cè)量基本原理 航空重力測(cè)量按其復(fù)雜程度,可依次分為航空標(biāo)量重力測(cè)量、航空矢量重力測(cè)量和航空梯度重力測(cè)量。原理上它們均需解決兩個(gè)基本問題:運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,在空中如何穩(wěn)定傳感器的指向? 如何分離引力加速度和慣性加速度? 為

3、此,一個(gè)航空重力測(cè)量系統(tǒng)必須包括如下三部分,即用于測(cè)量比力的加速度計(jì)(或重力儀,稱之為重力傳感器分系統(tǒng))、使加速度計(jì)保持水平的系統(tǒng)(或計(jì)算其姿態(tài),稱為平臺(tái)分系統(tǒng))和測(cè)量飛機(jī)慣性加速度的定位分系統(tǒng)。其中,第二分系統(tǒng)用于解決問題,第一、第三分系統(tǒng)用于解決問題。依據(jù)所使用的重力傳感器和平臺(tái)分系統(tǒng)的不同,航空標(biāo)量重力測(cè)量系統(tǒng)又可分為平臺(tái)式、捷聯(lián)式和旋轉(zhuǎn)不變式。平臺(tái)式是將精密加速度計(jì)安裝到穩(wěn)定平臺(tái)上,定向由穩(wěn)定平臺(tái)維持,如UCoset & Rombe飛 航空重力儀采用的是兩軸阻尼平臺(tái)。捷聯(lián)式系統(tǒng)采用數(shù)學(xué)平臺(tái),即計(jì)算垂直加速度計(jì)所在載體坐標(biāo)系與當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣風(fēng),將載體坐標(biāo)系中測(cè)得的三

4、個(gè)加速度分量轉(zhuǎn)換至當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系,這里垂直加速度計(jì)是主要重力傳感器。旋轉(zhuǎn)不變式系統(tǒng)采用三軸加速度計(jì),理論上不存在定向問題,而是利用三個(gè)加速度計(jì)的輸出計(jì)算重力的大小。類似地,航空矢量重力測(cè)量系統(tǒng)有兩種,即平臺(tái)式和捷聯(lián)式,其原理與標(biāo)量相同。航空梯度重力測(cè)量是利用同一穩(wěn)定平臺(tái)上的兩組三軸加速度計(jì)測(cè)定異常位的二階梯度,因此空中定向由穩(wěn)定平臺(tái)維持。為清晰起見,圖1示出了上述三種方法的基本原理。（圖1 航空重力測(cè)量方法示意圖）二、航空重力儀的重要應(yīng)用 自上世紀(jì)90年代開始，航空重力標(biāo)量測(cè)量已進(jìn)入實(shí)用階段。美國(guó)、加拿大、法國(guó)、丹麥等先后利用航空重力測(cè)量方法完成了北極、阿爾卑斯山、瑞士、蒙古等國(guó)家和地區(qū)的局部

5、重力場(chǎng)探測(cè)，分辨率和精度分別為10k、10；我國(guó)從2005年起利用航空重力測(cè)量方法獲取了海岸帶的大量重力場(chǎng)數(shù)據(jù)，臺(tái)灣利用丹麥的航空重力測(cè)量系統(tǒng)于2007年完成了整個(gè)臺(tái)灣島的航空重力測(cè)量，分辨率和精度分別為10、。國(guó)內(nèi)外一些地球物理勘探公司出于物探需要，采用航空重力測(cè)量方法獲取了分辨率更細(xì)和精度更高的局部重力場(chǎng)?？梢哉f，近20年來，航空重力測(cè)量得到了迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用。除大地測(cè)量和地球物理等領(lǐng)域的需求推動(dòng)，這些發(fā)展主要得益于三個(gè)方面：一是航空重力儀的持續(xù)發(fā)展，從海洋重力儀的改進(jìn)、升級(jí)到新型航空重力儀的研發(fā)；二是基于的飛機(jī)位置、速度、加速度確定精度的不斷提高；三是航空重力測(cè)量數(shù)據(jù)處理算法的日臻完善

6、。其中，航空重力儀的發(fā)展在整個(gè)航空重力測(cè)量中起著至關(guān)重要的作用。1.在現(xiàn)代國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用 航空海洋重力測(cè)量?jī)x器在現(xiàn)代國(guó)防領(lǐng)域具有重大而緊迫的應(yīng)用需求，主要體現(xiàn)在以下方面。）在遠(yuǎn)程武器精確制導(dǎo)中的應(yīng)用地球重力場(chǎng)要素對(duì)戰(zhàn)略武器命中精度的影響主要體現(xiàn)在導(dǎo)彈的初始對(duì)準(zhǔn)和制導(dǎo)兩方面。在初始對(duì)準(zhǔn)方面，制導(dǎo)系統(tǒng)的水平對(duì)準(zhǔn)要用到發(fā)射點(diǎn)（潛基彈道導(dǎo)彈為水下發(fā)射陣地）的垂線偏差信息。發(fā)射點(diǎn)的重力參數(shù)對(duì)導(dǎo)彈的彈著精度有重要的影響，且射程越遠(yuǎn)影響越顯著。在制導(dǎo)方面，彈道導(dǎo)彈在發(fā)射陣地上空有一段近地低速飛行，對(duì)地球重力場(chǎng)的高頻信息非常敏感，由重力場(chǎng)引起的加速度誤差會(huì)很快積累成速度誤差，形成導(dǎo)彈脫靶因素；當(dāng)導(dǎo)彈進(jìn)入高空高

7、速飛行階段，制導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)高頻重力場(chǎng)信息的敏感性逐漸減小，而與地球重力場(chǎng)的中長(zhǎng)波信息的相關(guān)性逐漸增大。為了提高彈道導(dǎo)彈的命中精度，必須在制導(dǎo)時(shí)對(duì)彈道上的重力擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。）在潛艇水下長(zhǎng)時(shí)間自主導(dǎo)航中的應(yīng)用為了保證潛艇慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度，必須采取必要的重力異常和垂線偏差補(bǔ)償措施。具體補(bǔ)償一般采用兩種方式：一種是利用重力儀實(shí)時(shí)對(duì)重力異常和垂線偏差進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果直接用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的重力異常和垂線偏差補(bǔ)償；另一種方式是利用已有的重力場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的模型，代入慣性導(dǎo)航系統(tǒng)力學(xué)編排方程進(jìn)行補(bǔ)償。地球重力場(chǎng)除可用于提高潛艇慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度，還可用于其水下慣性重力匹配自主導(dǎo)航。）在軍用衛(wèi)星高精度定軌

8、中的應(yīng)用人造衛(wèi)星是在地球重力場(chǎng)作用下在空間繞地球運(yùn)動(dòng)的，要精密定軌，必須知道精確的地球重力場(chǎng)參數(shù)。對(duì)于軍事成像偵察衛(wèi)星，定軌精度以及精確的軌道參數(shù)將直接影響其對(duì)地觀測(cè)的精度。）在潛艇水下航行安全中的應(yīng)用潛艇在海底地形復(fù)雜的陌生海區(qū)航行時(shí)，海底地形的起伏變化易導(dǎo)致觸礁、觸底等安全事故，嚴(yán)重威脅潛艇的生存。地球重力場(chǎng)信息可反演出海底地形，可為潛艇水下安全航行和戰(zhàn)術(shù)規(guī)避提供重要依據(jù)，進(jìn)而也可以利用復(fù)雜的海底地形實(shí)施隱蔽機(jī)動(dòng)和設(shè)伏。2在深地、深海資源勘探領(lǐng)域中的應(yīng)用地下物質(zhì)密度分布不均勻會(huì)引起地球重力變化，并且地球重力場(chǎng)對(duì)地殼深部（）密度結(jié)構(gòu)尤為敏感，因此航空海洋重力測(cè)量?jī)x器在深地、深海資源勘探領(lǐng)域具

9、有至關(guān)重要的作用。具體應(yīng)用主要包括以下方面：）在石油、天然氣的普查和勘探中的應(yīng)用通過航空海洋重力測(cè)量快速繪制小比例尺的重力異常圖，可研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，劃分構(gòu)造單元，圈定沉積盆地的范圍，預(yù)測(cè)含油、氣遠(yuǎn)景區(qū)。通過繪制中比例尺的重力異常圖，可劃分沉積盆地內(nèi)的次一級(jí)構(gòu)造，識(shí)別構(gòu)造樣式，進(jìn)一步圈定有利于油氣藏形成的地段，尋找局部構(gòu)造。特別是當(dāng)航空海洋重力測(cè)量精度提高后，加上數(shù)據(jù)處理和解釋方法的發(fā)展，可進(jìn)一步快速繪制大比例尺高精度重力異常圖，用于查明油氣貯藏有關(guān)的局部構(gòu)造細(xì)節(jié)，直接尋找與油氣藏有關(guān)的低密度體，為鉆井布置提供依據(jù)。）在固體礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用應(yīng)用航空海洋重力探測(cè)固體礦產(chǎn)有兩個(gè)途徑：一是在有利的條

10、件下直接尋找固體礦床；另一個(gè)是研究固體礦床賦存的巖體或構(gòu)造，以推斷礦體的位置。）在礦產(chǎn)資源長(zhǎng)遠(yuǎn)勘探規(guī)劃中的應(yīng)用重力異常特征是區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元和地成結(jié)構(gòu)等的反映。通過航空海洋重力測(cè)量可快速準(zhǔn)確獲得地球的重力異常以及確定構(gòu)造單元，能夠有效地進(jìn)行成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)，為進(jìn)一步勘探提供指導(dǎo)。3.在地球科學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用航空/海洋重力測(cè)量?jī)x器在大地測(cè)量學(xué)、地球物理學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、海洋科學(xué)等基礎(chǔ)前沿科學(xué)領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用需求。在大地測(cè)量學(xué)中，重力場(chǎng)用于確定地球形狀和高程基準(zhǔn)，不斷精化大地水準(zhǔn)面是當(dāng)前地球重力場(chǎng)研究的主要任務(wù)之一。在地球物理學(xué)中，重力測(cè)量為研究海洋與陸地巖石圈結(jié)構(gòu)、地殼構(gòu)造以及地殼均衡等提供了海

11、底及地球內(nèi)部信息。對(duì)于地球動(dòng)力學(xué)，通過對(duì)重力場(chǎng)的重復(fù)觀測(cè)可以提供地球形狀隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，可以研究地球內(nèi)部構(gòu)造，監(jiān)測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化和板塊運(yùn)動(dòng)，預(yù)報(bào)地震。在海洋科學(xué)中，可用求定重力場(chǎng)的方法得出海洋大地水準(zhǔn)面。地球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)是研究固體地球演化、全球海平面、冰川融化、洋流、氣候、陸地水資源、地質(zhì)災(zāi)害和地震等科學(xué)問題的重要前提。三、航空重力儀器的發(fā)展現(xiàn)狀 1.海/空重力儀海/空重力儀此處是指經(jīng)升級(jí)或改進(jìn)后適用于航空應(yīng)用的海洋重力儀或者海洋/航空并用的重力儀。主要有美國(guó)Micro-g公司的LaCoste&Romberg(L&R)系列、貝爾公司的BGM系列以及德國(guó)Bodenseewerk公司

12、的KSS系列。1.1 L&R系列海/空重力儀該系列是最有代表性的海/空重力儀，目前用戶數(shù)最多，已出廠100多套。大約1955年，L&R儀器首次安裝在潛艇上用于海洋重力測(cè)量，當(dāng)時(shí)稱為“常平架重力儀”，采用黃銅制成的空氣阻尼器和96TPI（每英寸螺旋數(shù)）測(cè)量螺旋.1965年出廠了第一臺(tái)穩(wěn)定平臺(tái)式重力儀，隨后將空氣阻尼器由黃銅改成鋁，更好地防止了阻尼器的內(nèi)部長(zhǎng)霉。1968年更換了杠桿系統(tǒng)，將測(cè)量螺旋從96TPI升級(jí)到184TPI，使儀器測(cè)程從 12000mGal增加到20000mGal，滿足了全球范圍重力測(cè) 量需求。1972年前后，自動(dòng)讀數(shù)器由機(jī)械伺服計(jì)算升級(jí)到電子計(jì)數(shù)，增加了數(shù)據(jù)采

13、集系統(tǒng)，并采用磁帶代替紙圖記錄。1981年至1987年生產(chǎn)了三套直線型重力儀。它們不受震動(dòng)影響，無需減震裝置，但造價(jià)高，而且出廠后儀器的漂移需要很長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定，因此未得到推廣。1984年首次安裝了CPI（電容式位置指示器）系統(tǒng)，極大減少了人工干預(yù)。1990年采用了SEASYS數(shù)字控制系統(tǒng)，SEASYS 1.12軟件每10秒記錄一次數(shù)據(jù)。1995年采用的SEASYS 2.0軟件以秒間隔記錄未濾波數(shù)據(jù)，SEASYS 2.1改進(jìn)了彈簧張力絕對(duì)編碼器，使彈簧張力旋鈕速率增加到每分鐘600個(gè)計(jì)數(shù)單位。大約同一時(shí)期，應(yīng)特定用戶對(duì)機(jī)上緊湊安裝的需求，設(shè)計(jì)了迷你控制柜。采用工業(yè)級(jí)單板計(jì)算機(jī)、緊湊陀螺電源、雙

14、力矩馬達(dá)放大器模塊和平板顯示器極大地減小了控制柜尺寸。年出廠了型 ?？罩亓x，其采用與新型機(jī)械陀螺兼容的固態(tài)光纖陀螺，數(shù)字控制系統(tǒng)為 ，允許較高的平臺(tái)增益以保證較快響應(yīng)時(shí)間和較小的誤差。采用銣振蕩器提供穩(wěn)定時(shí)間基準(zhǔn)，并提供接口，計(jì)算實(shí)時(shí)厄特弗斯改正和實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。年左右出了交鑰匙式型航空重力儀。與型相比，總體上沒有多大改進(jìn)，只是通過四周加固更適合航空應(yīng)用。其突出特點(diǎn)是隨機(jī)可提供航空重力數(shù)據(jù)處理軟件。該軟件可在野外處理獲得測(cè)線重力異常和布格異常，以此可快速識(shí)別數(shù)據(jù)質(zhì)量問題和可能的系統(tǒng)故障，也可及時(shí)處置作業(yè)過程中產(chǎn)生的問題。年以來，推出了最新的型航空重力儀。它是的升級(jí)版本，專為航空應(yīng)用而設(shè)計(jì)。與

15、比較，加速度范圍增大倍，平臺(tái)俯仰、橫滾范圍分別從°、°提高到°、°，靜態(tài)重復(fù)測(cè)量精度從 提高至 ，電源功耗從 降至 ，尺寸小了，重量由降至。主要的新特性包括較小較輕的傳感器支架，更穩(wěn)健的新型滑動(dòng)環(huán)技術(shù)， 和 重 力 數(shù) 據(jù)，更大的俯仰、橫滾范圍，擺桿的全反饋使湍流條件下更穩(wěn)健，雙環(huán)路溫度控制，溫控電路，微處理控制，行李架式電子單元，可鎖定支架等。1.2 BGM系列海/空重力儀系列?？罩亓x是美國(guó)貝爾航空公司生產(chǎn)的。貝爾型重力儀傳感器最初為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)研制，后與美國(guó)海軍海洋局等單位簽訂了海上重力測(cè)量協(xié)議，經(jīng)過相關(guān)電子線路的改進(jìn)，將儀器安裝在陀螺平臺(tái)上用以進(jìn)

16、行海洋重力測(cè)量。年以后，該型儀器被美國(guó)海軍及石油勘探公司所用。到年，該儀器已發(fā)展到 型。是在和 的高度成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的第三代穩(wěn)定平臺(tái)重力儀。早期的 證實(shí)了利用慣性級(jí)加速度計(jì)可以顯著提高船載重力測(cè)量的精度，也證實(shí)了廉價(jià)穩(wěn)定平臺(tái)可以改善常平架系統(tǒng)的性能。 可靠航行作業(yè)已達(dá) 小時(shí)，達(dá)小時(shí)，證實(shí)了第二和第三代系統(tǒng)的成功。貝爾重力儀在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下可獲得精確測(cè)量，主要是采用了高精度的貝爾航空型慣性級(jí)加速度計(jì)。通過重力傳感器子系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，降低了系統(tǒng)漂移，減少了溫控所需的加熱器數(shù)量，增強(qiáng)了對(duì)電源的抗干擾能力。的其它特性包括：系統(tǒng)監(jiān)視，提供故障自動(dòng)保護(hù)能力，關(guān)閉臨界回路防止二次故障；自檢?；芈罚墒棺鳂I(yè)

17、員快速確定主要子系統(tǒng)的狀態(tài)；模塊化設(shè)計(jì)，可使野外故障件更換快速、簡(jiǎn)便，無需調(diào)整儀器；采用高可靠性的電路和部件。1.3 KSS系列海/空重力儀系列是德國(guó)生產(chǎn)的海洋重力儀。年前后，前西德的格拉夫公司采用增加阻尼方式改進(jìn)了和型陸地重力儀，將其安裝在穩(wěn)定平臺(tái)上以在船上進(jìn)行測(cè)量。年該公司對(duì)重力儀的彈性系統(tǒng)作了剛性強(qiáng)化，增大了阻尼，建立了反饋回路濾波系統(tǒng)，在讀數(shù)系統(tǒng)中加大了伺服控制裝置，將改進(jìn)后的重力儀命名為型。年，型轉(zhuǎn)戶公司后，進(jìn)行了抗干擾能力、穩(wěn)定性、連續(xù)工作時(shí)間、自動(dòng)化處理等余處改進(jìn)，命名為。重力傳感器及其控制裝置、陀螺穩(wěn)定平臺(tái)及其附屬設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 等組成的系統(tǒng)稱為型海洋重力儀。型海洋重力儀是

18、繼型之后推出的一種軸對(duì)稱型海洋重力儀，它具有精度高、重量輕、抗風(fēng)浪強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。是新型的高性能?？罩亓x，主要包括安裝有重力傳感器（ ）的陀螺穩(wěn)定平臺(tái)及數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)兩部分。特點(diǎn)之一是高精度，采用直線型技術(shù)和最高精度的機(jī)械結(jié)構(gòu)及軟件控制電路，使重力數(shù)據(jù)不受交叉耦合誤差影響，采用轉(zhuǎn)彎操縱程序，使測(cè)線轉(zhuǎn)彎后在較短恢復(fù)時(shí)間內(nèi)獲得最好測(cè)量精度；特點(diǎn)之二是易操作和易維護(hù)，通過鍵盤、和互聯(lián)網(wǎng)連接可自由編程，標(biāo)準(zhǔn)組件更換后無需調(diào)整，系統(tǒng)連續(xù)自檢測(cè)并可打印輸出狀態(tài)，破損安全運(yùn)行在邏輯上避免了破損情況下的系統(tǒng)毀壞；特點(diǎn)之三是，如果能夠給系統(tǒng)提供合適的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，可聯(lián)機(jī)預(yù)處理厄特弗斯改正、空間

19、改正、布格改正等。2.航空慣性基準(zhǔn)重力儀2.1 AirGrav航空重力儀航空重力儀（稱為航空慣性基準(zhǔn)重力儀）由加拿大物探公司于年研制成功。該儀器的核心是一個(gè)舒勒調(diào)諧三軸平臺(tái)慣導(dǎo)系統(tǒng)，其包含三個(gè)互相垂直的慣性級(jí)加速度計(jì)和兩個(gè)二自由度撓性陀螺，整個(gè)慣導(dǎo)系統(tǒng)裝在溫控箱里。舒勒調(diào)諧慣性平臺(tái)可使垂向加速度計(jì)的指向精度在各種飛行狀態(tài)下控制在角秒以內(nèi)，因此飛機(jī)運(yùn)動(dòng)對(duì)重力儀的測(cè)量精度影響很小。因三軸加速度計(jì)具有很寬的動(dòng)態(tài)范圍，當(dāng)飛機(jī)垂直運(yùn)動(dòng)劇烈時(shí)不會(huì)飽和，故飛機(jī)可按地形做起伏飛行。的優(yōu)良特性主要有：更好的分辨率和精度（對(duì)于固定翼飛機(jī)，對(duì)于直升機(jī)），采樣率高達(dá)；不要求平飛測(cè)量，可在白天飛行條件下作業(yè)；可獲取高質(zhì)

20、量重力數(shù)據(jù)；重量小于，可與其它地球物理儀器（如磁力儀）同時(shí)測(cè)量，適合于多種飛機(jī)平臺(tái)；飛機(jī)拐彎對(duì)測(cè)量影響不大，拐彎數(shù)據(jù)事后可用。2.2 GT航空重力儀型航空重力儀是俄羅斯莫斯科重力測(cè)量技術(shù)公司于年研制成功的組合型標(biāo)量重力儀，其基本原理與類似，也采用舒勒調(diào)諧三軸平臺(tái)慣導(dǎo)系統(tǒng)，同樣對(duì)加速度計(jì)和相關(guān)電子設(shè)備采取了溫控措施。重力儀由重力傳感器（含穩(wěn)定平臺(tái)）、電路箱、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、減震器及其它附屬設(shè)備組成。重力傳感器位于中間部位，安放在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，其上是電路箱。穩(wěn)定平臺(tái)由兩個(gè)陀螺儀和兩個(gè)水平加速度計(jì)組成，另一個(gè)陀螺儀進(jìn)行方位控制，第三個(gè)加速度計(jì)獲取垂向加速度變化。三軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)坐標(biāo)系與坐標(biāo)系一致，故數(shù)據(jù)可用于對(duì)

21、平臺(tái)的輔助對(duì)準(zhǔn)和消減誤差，使平臺(tái)保持水平。旋轉(zhuǎn)臺(tái)用于保持穩(wěn)定平臺(tái)的方位保持不變。減震器是一個(gè)圓形裝置，采用特殊截止頻率消除震動(dòng)噪聲。重力傳感器連同電路箱重，體積××；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)體積××；減震器直徑，高整個(gè)重力儀高約，重約。重力儀的數(shù)據(jù)采樣率為 ，再采樣率為，以與雙頻 數(shù)據(jù)組合消除飛機(jī)垂直加速度和厄特弗斯改正影響。的主要特點(diǎn)包括：測(cè)量精度高（ ）；強(qiáng)烈湍流條件下的可靠性能；較高的作業(yè)效率；不需要操作員的全自動(dòng)測(cè)量和記錄；野外質(zhì)量控制；功耗低，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固等。重力儀目前包括、和三個(gè)型號(hào)，其中 是海洋重力儀。3.航空重力梯度儀洛克馬丁重力梯度儀洛克馬丁重

22、力梯度儀最初屬于美國(guó)國(guó)防部設(shè)計(jì)的保密系統(tǒng)，用于輔助美國(guó)海軍俄亥俄級(jí)三叉戟潛艇的隱蔽導(dǎo)航。年系統(tǒng)解密并用于物探。為獲得更低噪聲以及較高可靠性，近來對(duì)關(guān)鍵信號(hào)作了數(shù)字化處理，進(jìn)一步減小了尺寸和重量，使其可用于直升機(jī)作業(yè)。洛克馬丁重力梯度儀已獲得商用，主要有兩類，一類是全張量重力梯度儀（），可在固定翼飛機(jī)或船上使用，其包括三個(gè)重力梯度測(cè)量?jī)x（），每個(gè)由兩組對(duì)向的加速度計(jì)組成；另一類是部分張量重力梯度儀，由八個(gè)加速度計(jì)組成，可在固定翼飛機(jī)或直升機(jī)上使用。上述兩種航空重力梯度儀的精度約為，空間分辨率約為，由于其均脫胎于美國(guó)的軍事技術(shù)，是美國(guó)出口管制產(chǎn)品。四、航空重力測(cè)量技術(shù)的展望1. 利用航空重力測(cè)量技術(shù)獲取海洋重力場(chǎng)信息的應(yīng)用價(jià)值日趨凸顯海洋占地球表面面積超過 70%，海洋重力場(chǎng)是地球重力場(chǎng)的主體，海洋重力場(chǎng)信息在大地測(cè)量學(xué)、空間科學(xué)、海洋學(xué)、地球物理學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。大地水準(zhǔn)面是大地測(cè)量定義高程系統(tǒng)的重要參考面，研究確定和不斷精化海洋大地水準(zhǔn)面一直是測(cè)定海洋重力場(chǎng)的主要目的之一; 由于地球重力場(chǎng)與地球內(nèi)部質(zhì)量密切相關(guān)，因此海洋重力測(cè)量可為確定地球內(nèi)部質(zhì)量密度分布提供數(shù)據(jù)支持; 海洋重力異常既可應(yīng)用于地球動(dòng)力學(xué)板塊構(gòu)造理論研究，又可應(yīng)用于海底地殼年齡、地球內(nèi)部質(zhì)量遷移、板塊冰后回跳等多種地球物理現(xiàn)象的解釋; 海洋重力測(cè)量