球谐函数变换快速计算扰动引力

王建强; 李建成; 王正涛; 赵国强

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球谐函数变换快速计算扰动引力

王建强, 李建成, 王正涛, 赵国强

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王建强, 李建成, 王正涛, 赵国强. 球谐函数变换快速计算扰动引力[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(9): 1039-1043.

引用本文:

王建强, 李建成, 王正涛, 赵国强. 球谐函数变换快速计算扰动引力[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(9): 1039-1043.

WANG Jianqiang, LI Jiancheng, WANG Zhengtao, ZHAO Guoqiang. Pole Transform of Spherical Harmonic Function to Quickly Calculate Gravity the Disturbance on Earth-Orbiting Satellites[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2013, 38(9): 1039-1043.

Citation:

WANG Jianqiang, LI Jiancheng, WANG Zhengtao, ZHAO Guoqiang. Pole Transform of Spherical Harmonic Function to Quickly Calculate Gravity the Disturbance on Earth-Orbiting Satellites[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2013, 38(9): 1039-1043.

球谐函数变换快速计算扰动引力

¹东华理工大学测绘工程学院;²武汉大学测绘学院;³中国地震局地震预测研究所GPS中心

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41074014,41161069,41204003);江西省教育厅青年基金资助项目(GJJ12394);东华理工大学博士科研启动基金资助项目(DHBK201113,DHBK201114);武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开放研究基金资助项目(11-01-01)

详细信息

作者简介:
王建强，讲师，博士，现主要从事大地测量研究。

中图分类号: P223

Pole Transform of Spherical Harmonic Function to Quickly Calculate Gravity the Disturbance on Earth-Orbiting Satellites

¹Faculty of Geomatics,East China Institute of Technology,418 Guanglan Road,Nanchang 330013,China;²School of Geodesy and Geomatics,Wuhan University,129 Luoyu Road,Wuhan 430079,China;³Institute of Earthquake Science China Earthquake Administration,63 Fuxing Road,Beijing 100036,China

Funds: 国家自然科学基金资助项目(41074014,41161069,41204003);江西省教育厅青年基金资助项目(GJJ12394);东华理工大学博士科研启动基金资助项目(DHBK201113,DHBK201114);武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开放研究基金资助项目(11-01-01)

摘要: 在球谐函数变换基础上,利用新极下轨道的特殊性,在新坐标下引入Clenshaw求和计算轨道扰动引力。从理论上对比分析了传统方法、球谐函数变换方法和改进方法的计算速度和存储模型需要的物理空间。模拟试验分别采用3种方法计算了一段轨道的扰动引力,试验结果表明,改进的球谐函数变换方法比传统球谐函数变换方法计算速度可提高100倍,数据存储量仅占传统方法的3%。
- 扰动引力 /
- Clenshaw求和 /
- 球谐函数 /
- 极点变换
Abstract: The spherical harmonics transform is a method to improve the calculation speed of the earth’s gravity disturbsance on orbiting satellites.Based on the particularity of the trajectory for pole transformation,the Clenshaw sun method is introduced to calculate the gravity disturbance on the new coordinates.Then,a comparative analysis focuses on the calculation speed and physical space needs using three methods;the traditional,pole transform,and improved pole transform methods.A simulation using the three methods is used to calculate the gravity disturbance on one period of the orbit.Test results show that the improved pole transformation of spherical harmonic functions is 100 times the calculation speed of the traditional pole transformation method.Furthermore,the data storage capacity required by the new method is only three percent of the traditional method.
- the earth’s disturbing gravity /
- clenshaw sum /
- spherical harmonic functions /
- pole transform

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[3]	王成, 毛大智, 施闯, 章红平. 全球电离层模型的分布式并行解算 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(8): 1207-1213. doi: 10.13203/j.whugis20160274
[4]	王成, 施闯, 章红平. 全球电离层模型的OpenMP多线程并行解算 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(6): 813-819. doi: 10.13203/j.whugis20150223
[5]	黄谟涛, 刘敏, 马越原, 欧阳永忠, 邓凯亮, 陆秀平, 吴太旗. 海域超大范围外部重力场快速赋值模型构建 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2018, 43(5): 643-650. doi: 10.13203/j.whugis20160351
[6]	沈迎春, 闫昊明, 彭鹏, 白希选, 田代恒. 质量负荷引起地表形变的格林函数和球谐函数方法对比研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2017, 42(7): 1008-1014. doi: 10.13203/j.whugis20150201
[7]	舒宝, 刘晖, 张明, 吴丹. 北斗系统硬件延迟解算及精度分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(2): 279-284. doi: 10.13203/j.whugis20140058
[8]	谢益炳, 伍吉仓, 陈俊平, 刘伟洲. GPS和GLONASS组合的全球实测电离层TEC建模 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(8): 930-934. doi: 10.13203/j.whugis20130128
[9]	谢益炳, 陈俊平, 伍吉仓, 胡丛玮. 不同约束条件对电离层电子含量和硬件延迟的影响 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(7): 799-803.
[10]	王成, 王解先, 段兵兵. 附有国际参考电离层约束的全球电离层模型 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(11): 1340-1346.
[11]	曾艳艳, 于锦海, 万晓云. 任意球冠下Stokes-Neumman混合边值问题的球谐函数有限逼近方法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(1): 65-69.
[12]	章红平, 韩文慧, 黄玲, 耿长江. 地基GNSS全球电离层延迟建模 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(10): 1186-1189.
[13]	苏勇, 范东明, 游为. 缔合Legendre函数二阶导数的快速稳定递推算法 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(12): 1409-1412.
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球谐函数变换快速计算扰动引力

¹东华理工大学测绘工程学院;²武汉大学测绘学院;³中国地震局地震预测研究所GPS中心

作者简介:
王建强，讲师，博士，现主要从事大地测量研究。

收稿日期: 2013-04-28
修回日期: 2013-04-28
刊出日期: 2013-09-05

中图分类号: P223

关键词:

摘要: 在球谐函数变换基础上,利用新极下轨道的特殊性,在新坐标下引入Clenshaw求和计算轨道扰动引力。从理论上对比分析了传统方法、球谐函数变换方法和改进方法的计算速度和存储模型需要的物理空间。模拟试验分别采用3种方法计算了一段轨道的扰动引力,试验结果表明,改进的球谐函数变换方法比传统球谐函数变换方法计算速度可提高100倍,数据存储量仅占传统方法的3%。

English Abstract

Pole Transform of Spherical Harmonic Function to Quickly Calculate Gravity the Disturbance on Earth-Orbiting Satellites

¹Faculty of Geomatics,East China Institute of Technology,418 Guanglan Road,Nanchang 330013,China;²School of Geodesy and Geomatics,Wuhan University,129 Luoyu Road,Wuhan 430079,China;³Institute of Earthquake Science China Earthquake Administration,63 Fuxing Road,Beijing 100036,China

Received Date: 2013-04-28
Rev Recd Date: 2013-04-28
Publish Date: 2013-09-05

Keywords:

Abstract: The spherical harmonics transform is a method to improve the calculation speed of the earth’s gravity disturbsance on orbiting satellites.Based on the particularity of the trajectory for pole transformation,the Clenshaw sun method is introduced to calculate the gravity disturbance on the new coordinates.Then,a comparative analysis focuses on the calculation speed and physical space needs using three methods;the traditional,pole transform,and improved pole transform methods.A simulation using the three methods is used to calculate the gravity disturbance on one period of the orbit.Test results show that the improved pole transformation of spherical harmonic functions is 100 times the calculation speed of the traditional pole transformation method.Furthermore,the data storage capacity required by the new method is only three percent of the traditional method.

王建强, 李建成, 王正涛, 赵国强. 球谐函数变换快速计算扰动引力[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(9): 1039-1043.

引用本文:

王建强, 李建成, 王正涛, 赵国强. 球谐函数变换快速计算扰动引力[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(9): 1039-1043.

Citation:

WANG Jianqiang, LI Jiancheng, WANG Zhengtao, ZHAO Guoqiang. Pole Transform of Spherical Harmonic Function to Quickly Calculate Gravity the Disturbance on Earth-Orbiting Satellites[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2013, 38(9): 1039-1043.