胡平華，趙 明，黃 鶴，劉東斌，唐江河，尉 超

(1.北京自動化控制設(shè)備研究所，北京 100074；2.火箭軍駐第三十三研究所軍事代表室，北京 100074)

?

航空/海洋重力測量儀器發(fā)展綜述

胡平華1，趙 明1，黃 鶴1，劉東斌1，唐江河1，尉 超2

(1.北京自動化控制設(shè)備研究所，北京 100074；2.火箭軍駐第三十三研究所軍事代表室，北京 100074)

簡要介紹了航空/海洋重力測量儀器的基本概念和分類，全面分析了其應(yīng)用領(lǐng)域。針對航空/海洋(標(biāo)量)重力儀、航空/海洋矢量重力儀和航空/海洋重力梯度儀三種類型，綜合闡述了其國際、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，指出了我國航空/海洋重力測量儀器的后續(xù)發(fā)展方向。

航空/海洋(標(biāo)量)重力儀；航空/海洋矢量重力儀；航空/海洋重力梯度儀

0 引言

地球上的任何物體都會受到地球和其他天體的引力及離心力的作用，引力和離心力的合力稱為重力。重力是一個矢量，既有大小又有方向，大小用重力加速度來衡量，方向用垂線偏差來表示。重力的大小和方向都取決于地球內(nèi)部物質(zhì)和外部物質(zhì)的分布及地球自轉(zhuǎn)。由于地球的形狀不規(guī)則以及質(zhì)量分布不均勻，地球上各點(diǎn)的重力加速度會存在一定的差異。地球重力場是地球的基本物理特性之一，通過測量出地球的重力分布，既可揭示地球內(nèi)部物質(zhì)的分布、運(yùn)動與變化狀態(tài)，又可掌握地球附近空間物理事件產(chǎn)生和發(fā)展的規(guī)律與機(jī)理。對于現(xiàn)代國防、資源勘探、空間科學(xué)、海洋科學(xué)、大地測量學(xué)、地球物理學(xué)、地球動力學(xué)等基礎(chǔ)、前沿科學(xué)研究具有非常重要的意義，對于我國的國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、國防現(xiàn)代化建設(shè)均有重要影響[1-2]。

根據(jù)測量的物理量不同，重力測量儀器可分為標(biāo)量重力儀、矢量重力儀和重力梯度儀。標(biāo)量重力儀只測量重力的垂向分量(重力異常)；矢量重力儀除測量垂向分量外，還要測量重力的兩水平分量(垂線偏差)，比標(biāo)量重力儀測量的信息更多；重力梯度儀是測量重力矢量在三維空間的變化梯度，全張量重力梯度儀包含5個獨(dú)立分量，具有對地球密度擾動更為敏感的特點(diǎn)，因此比重力異常具有更小尺度的空間分布特性，能夠提供更全面、更豐富的重力特征信息，可反映局部區(qū)域地質(zhì)特征的精細(xì)變化[1-2]。

按照測量時儀器的運(yùn)動狀態(tài)不同，重力測量儀器可分為靜態(tài)和動態(tài)兩類，靜態(tài)重力測量儀器測量時要求儀器靜止不動，因此，測量效率低，不能實(shí)現(xiàn)人員難以到達(dá)地區(qū)的重力測量；而動態(tài)重力測量儀器可安裝到載體上，在載體運(yùn)動過程中實(shí)現(xiàn)連續(xù)重力測量，主要包括航空、海洋和衛(wèi)星等重力測量儀器，其中航空、海洋兩類應(yīng)用最為廣泛。航空/海洋重力測量儀器具有可實(shí)現(xiàn)對人員難以到達(dá)的沙漠、沼澤、山川、森林、河湖、海洋等地區(qū)進(jìn)行重力測量的優(yōu)勢，此外還具有測量速度快、效率高、成本低、連續(xù)均勻、中高頻等特點(diǎn)[1-2，6]。

本文主要介紹航空/海洋重力測量儀器，包括航空/海洋標(biāo)量重力儀、航空/海洋矢量重力儀和航空/海洋重力梯度儀的應(yīng)用領(lǐng)域，國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及后續(xù)發(fā)展趨勢。

1 航空/海洋重力測量儀器應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 在現(xiàn)代國防領(lǐng)域的應(yīng)用

航空/海洋重力測量儀器在現(xiàn)代國防領(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。

1)在遠(yuǎn)程武器精確制導(dǎo)中的應(yīng)用

地球重力場要素對戰(zhàn)略武器命中精度的影響主要體現(xiàn)在導(dǎo)彈的初始對準(zhǔn)和制導(dǎo)兩方面。

在初始對準(zhǔn)方面，制導(dǎo)系統(tǒng)的水平對準(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。據(jù)估算，發(fā)射點(diǎn)20″垂線偏差對戰(zhàn)略導(dǎo)彈落點(diǎn)產(chǎn)生的偏差在600m左右[3]。

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，對地球重力場的高頻信息非常敏感，由重力場引起的加速度誤差會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)入高空高速飛行階段，制導(dǎo)系統(tǒng)對高頻重力場信息的敏感性逐漸減小，而與地球重力場的中長波信息的相關(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)時對彈道上的重力擾動進(jìn)行補(bǔ)償。據(jù)估計，地球重力場要素對戰(zhàn)略導(dǎo)彈命中精度的綜合影響可達(dá)2～3km[4]。美國為了發(fā)展航天技術(shù)和遠(yuǎn)程武器，早在20世紀(jì)50年代就制定了全球的重力測量計劃。他們不僅在其本土的各空軍基地和導(dǎo)彈發(fā)射場周圍進(jìn)行精密的重力測量，而且還遠(yuǎn)涉重洋到他們所能到達(dá)的一切水域和陸地進(jìn)行測量，同時還廣泛收集各國的陸地和海洋重力測量資料。目前美國的陸基和?；鶎?dǎo)彈均已實(shí)現(xiàn)重力場彈上實(shí)時修正，這對提高美國戰(zhàn)略導(dǎo)彈命中精度起到了關(guān)鍵性的作用，美國海軍三叉戟-II型彈道導(dǎo)彈命中精度已經(jīng)達(dá)到百米[4]。

2)在潛艇水下長時間自主導(dǎo)航中的應(yīng)用

據(jù)估計，如果忽略重力異常和垂線偏差的影響，那么經(jīng)過72h的航行后，潛艇慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的累積定位誤差可達(dá)2～3km[4]。為了保證慣性導(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)時對重力異常和垂線偏差進(jìn)行測量，將測量結(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測量數(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。第一種方式的關(guān)鍵是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)必須附帶實(shí)時測量重力矢量的相應(yīng)設(shè)備；第二種方式的關(guān)鍵則是潛艇活動海區(qū)必須事先完成重力場探測。

地球重力場除可用于提高潛艇慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度外，還可用于其水下慣性/重力匹配自主導(dǎo)航。海丘、海溝等地貌以及礦藏分布均會產(chǎn)生海底重力場的起伏特征。水下重力場匹配導(dǎo)航是指將預(yù)先測定的潛艇航行區(qū)域重力數(shù)據(jù)制成重力場背景分布圖并儲存在潛艇中。當(dāng)潛艇航行到這些地區(qū)時，潛艇裝載的傳感器實(shí)時地測定重力場的有關(guān)特征值，并構(gòu)成重力場實(shí)時分布圖。實(shí)時分布圖與預(yù)存的背景分布圖在計算機(jī)中進(jìn)行相關(guān)匹配計算，確定實(shí)時分布圖在背景分布圖中的最相似點(diǎn)，即匹配點(diǎn)，從而計算出潛艇的實(shí)時位置，達(dá)到精確導(dǎo)航的目的。由于重力圖形匹配系統(tǒng)獲取重力場信息時對外無能量輻射，是一種完全自主、隱蔽和抗干擾的導(dǎo)航方式，是名副其實(shí)的無源導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠滿足核潛艇長期隱蔽航行的要求，因此其軍事意義非常重大[4，12]。

3)在軍用衛(wèi)星高精度定軌中的應(yīng)用

人造衛(wèi)星是在地球重力場作用下在空間繞地球運(yùn)動的，要精密定軌，必須知道精確的地球重力場參數(shù)。對于軍事成像偵察衛(wèi)星，定軌精度以及精確的軌道參數(shù)將直接影響其對地觀測的精度[2，5]。

4)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，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)動和設(shè)伏。

5)在水下和地下敵方軍事設(shè)施探測中的應(yīng)用

重力梯度信息能夠反映質(zhì)量體之間的精細(xì)密度差異，重力梯度儀是一種有效的無源探測手段，對水下大型潛器、地下工事、藏兵洞等軍事設(shè)施具有較高的探測能力，能夠?yàn)橐惑w化聯(lián)合作戰(zhàn)提供戰(zhàn)場預(yù)警監(jiān)視和情報支援。美國曾在加州Vandenberg空軍基地的地下導(dǎo)彈發(fā)射設(shè)施上方利用重力梯度儀進(jìn)行勘測實(shí)驗(yàn)，并測到了30E(E為重力梯度單位，1E=10-9/s2)的重力梯度異常[6]。

1.2 在深地、深海資源勘探領(lǐng)域中的應(yīng)用

地下物質(zhì)密度分布不均勻會引起地球重力變化，并且地球重力場對地殼深部(0～5000m)密度結(jié)構(gòu)尤為敏感，因此航空/海洋重力測量儀器在深地、深海資源勘探領(lǐng)域具有至關(guān)重要的作用。航空/海洋重力測量作為一種快速、輕便而且經(jīng)濟(jì)有效的方法，已成為國際上勘探能源和礦產(chǎn)資源的最重要手段之一。美國、俄羅斯、加拿大、澳大利亞等國的一些公司將航空重力測量與航空磁測結(jié)合起來探礦，在海洋油氣資源和陸地礦產(chǎn)資源的勘探上已有很多成功案例[7]。具體應(yīng)用主要包括以下方面。

1)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)的次一級構(gòu)造，識別構(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，例如地層構(gòu)造、古潛山、鹽丘、地層尖滅、斷層封閉等有利于油氣藏儲存的地段。特別是當(dāng)航空/海洋重力測量精度提高后，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)[7]。

2)在固體礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用

應(yīng)用航空/海洋重力探測固體礦產(chǎn)有兩個途徑：一是在有利的條件下直接尋找固體礦床；另一個是研究固體礦床賦存的巖體或構(gòu)造，以推斷礦體的位置。例如，利用重力法確定中酸性浸入巖及其浸入通道的斷裂構(gòu)造尋找金礦；利用重力法探測原生磁鐵礦、硫鐵礦與次生赤鐵礦，造成明顯局部重力異常進(jìn)行鐵礦勘探；利用礦藏引起的局部重力異常以及其固有的弱磁性，通過航空/海洋重力測量并輔以磁場異常測量，可有效地進(jìn)行鉻鐵礦勘查；利用鹽巖密度比圍巖低的特點(diǎn)，可采用重力法尋找鹽礦，當(dāng)鹽礦有一定規(guī)模時采用航空/海洋重力勘探的效果很好[7]。

3)在礦產(chǎn)資源長遠(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，為進(jìn)一步勘探提供指導(dǎo)。

1.3 在地球科學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

航空/海洋重力測量儀器在大地測量學(xué)、地球物理學(xué)、地球動力學(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。

在大地測量學(xué)中，重力場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)前地球重力場研究的主要任務(wù)之一[2，8-10]。

在地球物理學(xué)中，重力測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底及地球內(nèi)部信息。對地球重力場的精密測量有助于劃分大地構(gòu)造單元，推斷地質(zhì)構(gòu)造和斷層的類型和深度，分析地質(zhì)體的密度特征[2，8-10]。

對于地球動力學(xué)，通過對重力場的重復(fù)觀測可以提供地球形狀隨時間變化的數(shù)據(jù)，可以研究地球內(nèi)部構(gòu)造，監(jiān)測內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化和板塊運(yùn)動，預(yù)報地震[2]。

在海洋科學(xué)中，可用求定重力場的方法得出海洋大地水準(zhǔn)面。若由衛(wèi)星雷達(dá)測高法求出海面高，再結(jié)合海洋密度數(shù)據(jù)，就可獲取大洋環(huán)流信息，揭示海洋洋流、環(huán)流的活動規(guī)律等。

地球重力場數(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。

2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 航空/海洋標(biāo)量重力儀

由于標(biāo)量重力儀技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛，為此通常簡稱為重力儀。根據(jù)采用穩(wěn)定平臺的不同，航空/海洋重力儀可分為兩軸陀螺穩(wěn)定平臺、三軸慣性穩(wěn)定平臺和捷聯(lián)數(shù)學(xué)穩(wěn)定平臺三類。

兩軸陀螺穩(wěn)定平臺航空/海洋重力儀：這是最早成熟應(yīng)用的動態(tài)重力儀，早在20世紀(jì)50年代，美國LaCoste&Romberg(即現(xiàn)在的Micro-g LaCoste)公司生產(chǎn)出了世界上第一臺帶動態(tài)穩(wěn)定平臺的重力儀。該重力儀主要是采用金屬零長彈簧重力敏感器，并將其安裝在兩軸阻尼陀螺穩(wěn)定平臺上，以隔離載體的水平角運(yùn)動。隨后，德國、俄羅斯等也開發(fā)出了此種兩軸陀螺穩(wěn)定平臺的航空/海洋重力儀，并采用了石英彈簧重力敏感器和慣性穩(wěn)定平臺技術(shù)。其主要代表有美國LaCoste&Romberg公司的L&R系列和貝爾航空公司的BGM系列、德國Bodenseewerk公司的KSS系列以及俄羅斯中央科學(xué)研究所(the Central Scientific Research Institute Elektropribor)的Chekan-AM重力儀。它們的測量精度均在1mGal(Gal為重力單位， 1Gal=10-2m/s2)左右，分辨率在2km附近，動態(tài)量程小于20Gal[5-14]。

三軸慣性穩(wěn)定平臺航空/海洋重力儀：由于兩軸陀螺穩(wěn)定平臺航空/海洋重力儀難以完全消除水平加速度對重力敏感器輸出結(jié)果的影響，限制了儀器測量精度和動態(tài)性能的提高，為此，人們在20世紀(jì)末21世紀(jì)初研制出了三軸慣性穩(wěn)定平臺航空/海洋重力儀。

1992年加拿大SGL( Sander Geophysics Ltd.)公司開始了航空慣性基準(zhǔn)重力測量系統(tǒng)(Airborne Inertially Referenced Gravimeter System，AIRGrav)的研制，其主機(jī)如圖1所示。該系統(tǒng)采用三軸慣性穩(wěn)定平臺+石英撓性加速度計重力敏感器方案，穩(wěn)定平臺包括2個慣性級的加速度計和2個二自由度撓性陀螺，并將系統(tǒng)安裝在溫控箱里。平臺水平姿態(tài)可控制在10″以內(nèi)，這使得飛機(jī)的機(jī)動對系統(tǒng)的精度影響很小，并且可以進(jìn)行起伏飛行。此外，平臺的常平架結(jié)構(gòu)可將每一個加速度計置于垂直的上下兩個方向，可對加速度計和陀螺等的模型參數(shù)進(jìn)行野外自標(biāo)定。重力敏感器采用霍尼韋爾的QA3000小型高精度石英撓性加速度計，可克服彈簧重力敏感器工作范圍小，交叉耦合效應(yīng)大，易受載體運(yùn)動干擾，同時體積和質(zhì)量偏大等一系列問題。1999 年夏天在加拿大渥太華地區(qū)進(jìn)行了首次飛行試驗(yàn)，目前已研制出4套系統(tǒng)供其使用。此型重力儀拓展到海洋重力測量(SGL公司稱之為Marine AIRGrav)也具有很好的性能。其測量精度可達(dá)0.5mGal，分辨率優(yōu)于2km，動態(tài)量程為-1000Gal～2000Gal[5-12，15]。

2001年莫斯科重力測量技術(shù)公司進(jìn)行了GT-1A航空重力儀首次試飛。GT-1A的穩(wěn)定平臺由1個二自由度撓性陀螺、1個光纖陀螺和2個加速度計組成，陀螺、加速度計與常平架一起構(gòu)成平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的典型配置。GT-2A航空重力儀(見圖2)是GT-1A的升級版，采用更先進(jìn)的隔震系統(tǒng)和更大量程的傳感器。GT-2M海洋重力儀是GT-2A的改進(jìn)版，更適于海洋重力測量，即使在惡劣海況下其水平誤差角也可控制在10″～15″的水平。GT-2R是針對極區(qū)測量的改進(jìn)型，采用了四天線的差分GNSS接收機(jī)。它們的測量精度可達(dá)0.6mGal，分辨率在2km附近，動態(tài)量程為10Gal[5-12，16-17]。

這類重力儀是目前得到實(shí)際使用的航空/海洋重力儀中技術(shù)最先進(jìn)、精度最高的，正在逐漸取代雙軸阻尼穩(wěn)定平臺式重力儀，并占據(jù)主導(dǎo)地位。

捷聯(lián)數(shù)學(xué)穩(wěn)定平臺航空/海洋重力儀：捷聯(lián)式重力儀與穩(wěn)定平臺式重力儀相比，由于沒有機(jī)械平臺，具有體積小、質(zhì)量小、功耗小、成本低、可靠性高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。得益于光學(xué)陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)和高精度加速度計等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，從20世紀(jì)90年代開始，加拿大、美國、俄羅斯、德國等國相繼開展了捷聯(lián)式重力儀研制，經(jīng)過多年發(fā)展，捷聯(lián)式重力儀的精度正在逐步接近雙軸阻尼穩(wěn)定平臺重力儀的精度。

加拿大Calgary大學(xué)率先于20世紀(jì)90年代初開展了基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的航空標(biāo)量重力測量系統(tǒng)(Strapdown Inertial Scalar Gravimetry，SISG)的研究。該系統(tǒng)直接采用了Honeywell公司的慣性級LASEREFIII型激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。飛行試驗(yàn)結(jié)果表明，其測量精度可達(dá)到1.5mGal/2km(2.5mGal/1.4km)[5-12]。

德國巴伐利亞自然科學(xué)與人文科學(xué)學(xué)院(Bavarian Academy of Sciences and Humanities)的BEK(Bayerische Kommission für die Internationale Erdmessung)小組從20世紀(jì)90年代中期開始研究捷聯(lián)式航空重力測量系統(tǒng)(Strapdown Airborne Gravimetry System，SAGS)，最新一代樣機(jī)SAGS4采用了3個光纖陀螺、4個高精度石英撓性加速度計QA3000，并采取了溫控、減震、電磁屏蔽等措施。但由于溫度控制沒有達(dá)到設(shè)計要求，飛行試驗(yàn)結(jié)果不理想[5-12]。

俄羅斯莫斯科重力測量技術(shù)公司同時也在開展GT-X捷聯(lián)式重力儀的研制，該重力儀采用三軸一體激光陀螺，外形尺寸為Φ20cm×45cm，質(zhì)量為15kg，但一直未見重力測量試驗(yàn)結(jié)果發(fā)表[5-12]。

多個歐洲國家采用德國iMAR公司的貨架式慣性級激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)RQH-1003(見圖3)，對其QA2000型石英撓性加速度計零偏進(jìn)行溫度補(bǔ)償，航空重力測量的重力異常精度達(dá)到了1～3mGal，垂線偏差精度達(dá)到了2″[18-20]。

這類重力儀目前只有德國iMAR公司銷售過，其他均未形成可銷售的商品。

2.2 航空/海洋矢量重力儀

重力測量的另一個熱點(diǎn)是矢量重力測量，它需要在測量重力擾動矢量垂直分量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步獲取重力擾動矢量的2個水平分量。從20世紀(jì)70年代初以來，矢量測量一直受到眾多科學(xué)家的關(guān)注。早期的重力矢量測量一般采用間接估算法，即首先進(jìn)行標(biāo)量重力測量，然后利用測得的重力異常數(shù)據(jù)按費(fèi)寧-梅內(nèi)斯(Vening-Meinesz)公式計算垂線偏差。間接估算法的缺點(diǎn)在于費(fèi)寧-梅內(nèi)斯公式理論上要求全球重力覆蓋，由于覆蓋不完全引起的誤差將疊加在數(shù)據(jù)噪聲對估算的垂線偏差的影響中，特別是在測區(qū)邊緣上。為此，近十幾年來普遍采用直接求差法。直接求差法的原理與重力標(biāo)量測量一致，即分別利用重力儀和GNSS測得三維比力和載體加速度，將二者求差得出重力擾動矢量信息[21-22]。

美國Ohio 州立大學(xué)的Jekeli和Hwon首先對基于捷聯(lián)慣導(dǎo)的航空重力矢量測量進(jìn)行了大量仿真研究，利用加拿大Calgary大學(xué)的捷聯(lián)航空重力測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了矢量測量研究，水平分量精度可達(dá)到7～8mGal，垂直分量的精度為3mGal。在美國國家地理空間情報局(National Geospatial-Intelligence Agency，NGA)的資助下，Li和Jekeli開展了地面重力矢量測量試驗(yàn)，其原理與航空重力測量一致，采用的是Honeywell H764G型商用捷聯(lián)慣導(dǎo)，并于2005年在高等級公路上采集了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。為了便于精度分析，他們獲取了測線上的垂線偏差標(biāo)準(zhǔn)值，精度優(yōu)于1″。最終得到的垂線偏差與標(biāo)準(zhǔn)值對比約為5～9mGal。鑒于采用的都是商用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，重力傳感器本身的精度不高，因此結(jié)果不太理想[23-24]。

為了能在測量時得到重力擾動的水平分量，加拿大SGL公司對AIRGrav的軟件進(jìn)行了技術(shù)升級。采用的誤差分離算法基于相關(guān)分析，即利用大地水準(zhǔn)面模型CGG05(Canadian Gravimetric Geoid 2005)計算得到測線上的重力擾動值，該值反映了重力擾動的長波信息，以此消除AIRGrav測量數(shù)據(jù)的偏值和漂移。6條重復(fù)測線重力擾動?xùn)|向分量的內(nèi)符合精度為0.286mGal，北向分量的內(nèi)符合精度為0.344mGal，重力擾動?xùn)|向分量的重復(fù)線測量結(jié)果如圖4(a)所示。利用2個大地水準(zhǔn)面模型CGG05和HT2以及全球重力場模型EGM2008(Earth Gravitational Model 2008)得到的重力擾動?xùn)|向分量的計算結(jié)果如圖4(b)所示，圖中同時繪制了AIRGrav系統(tǒng)的測量均值。可以看出AIRGrav測量結(jié)果與模型計算結(jié)果之間的符合度也很高[25]。

盡管美國、加拿大、德國等開展了大量的重力矢量測量研究工作，但到目前為止，仍沒有一款商業(yè)化的航空/海洋矢量重力儀。

2.3 航空/海洋重力梯度儀

重力梯度儀主要用于測量重力梯度張量。20世紀(jì)70年代，為了滿足高精度導(dǎo)航和導(dǎo)彈發(fā)射的需要，美國軍方投資數(shù)十億美元研發(fā)動態(tài)重力梯度儀，產(chǎn)生了休斯敦航天飛機(jī)、Draper實(shí)驗(yàn)室和貝爾宇航(Bell Aerospace，現(xiàn)屬于Lockheed Martin公司)三家機(jī)構(gòu)的三種梯度儀進(jìn)行競爭的“決賽”計劃?！皼Q賽”的勝利者是貝爾的旋轉(zhuǎn)加速度計重力梯度儀，而參與競爭的其余2個設(shè)計分別為Draper試驗(yàn)室的浮球重力梯度儀和休斯敦航天的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊型重力梯度儀。貝爾重力梯度儀最初主要用于輔助美國海軍核潛艇的隱蔽導(dǎo)航，1982年完成了第一臺海洋重力梯度儀交付，一度為美國國防秘密。冷戰(zhàn)結(jié)束，這項(xiàng)軍事技術(shù)得到解密并開始用于地質(zhì)勘探及地球物理研究等其他領(lǐng)域，成為世界上第一種也是唯一一種投入實(shí)際使用的航空/海洋重力梯度儀[5]。

20世紀(jì)80年代中期，貝爾宇航公司在軍用海洋重力梯度儀系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研制了首套航空移動平臺重力梯度測量系統(tǒng)(Gravity Gradiometer Survey System，GGSS)，裝載于C-130運(yùn)輸機(jī)，開展了廣泛的測量試驗(yàn)。90年代，澳大利亞BHP公司與美國Lockheed Martin公司聯(lián)合研制出了部分張量重力梯度儀FALCONTM，測量精度10E。21世紀(jì)初，Lockheed Martin公司在GGSS的基礎(chǔ)上，研制了航空重力梯度測量系統(tǒng)Air-FTGTM，測量精度10E。近年來，Lockheed Martin公司又推出了性能更好的eFTG重力梯度儀系統(tǒng)。2005年，英國ARKeX公司從Lockheed Martin公司獲得FTG硬件技術(shù)，重新開發(fā)數(shù)據(jù)處理功能，研制了FTGeXTM系統(tǒng)，測量精度也為10E水平[5-12]。

另一種投入實(shí)際使用的重力梯度儀是法國ONERA實(shí)驗(yàn)室的靜電加速度計重力梯度儀，在歐洲航天局(ESA)2009年發(fā)射的GOCE(Gravity Field and Steady-State Ocean Circular Explorer)衛(wèi)星上成功應(yīng)用[26]。

目前的研究熱點(diǎn)主要是超導(dǎo)重力梯度儀和冷原子干涉重力梯度儀。超導(dǎo)重力梯度儀已達(dá)到準(zhǔn)實(shí)用化水平，主要包括英國ARKeX公司的EGG(Exploration Gravity Gradiometer)系統(tǒng)、美國Gedex公司和馬里蘭大學(xué)(University of Maryland)聯(lián)合研制的Gedex HD-AGGTM(High-Definition Airborne Gravity Gradiometer)系統(tǒng)、Rio Tinto公司和西澳大學(xué)(UWA)聯(lián)合研制的VK-1系統(tǒng)等[27]。

冷原子干涉重力梯度儀的研制進(jìn)展也很快，NASA已完成了可移動的重力梯度儀工程樣機(jī)的研制[28]；斯坦福大學(xué)已成功研制出了一臺用于測量Txx、Tyy張量的車載水平重力梯度儀(見圖5)，其移動測量精度可達(dá)7E[29]；AOSensor公司為美國彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)略核潛艇(SSBN)研制的重力梯度儀，已完成陸地車載平臺試驗(yàn)，并裝備到潛艇上，是目前報道的唯一一款用在運(yùn)動平臺上的原子干涉重力梯度儀[30]。

目前國際上重力梯度儀研究主要集中在三個方向，一是進(jìn)一步提高傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)加速度計重力梯度儀的精度，滿足近期對于重力梯度測量的應(yīng)用需求；二是研制應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)的重力梯度儀，這一方案極有可能成為下一代重力梯度儀的主方案；三是著眼于未來，研究原子干涉重力梯度儀等采用物理學(xué)前沿技術(shù)的新型重力梯度儀。

3 國內(nèi)研究進(jìn)展

3.1 航空/海洋標(biāo)量重力儀

國內(nèi)最早是從20世紀(jì)60年代開始海洋重力儀的研制。1965年，中國科學(xué)院測量與地球物理研究所(后文中簡稱為“中科院測地所”)研制出了我國首臺HSZ-2型海洋重力儀。1977年，地震研究所研制出我國首臺ZYZY型擺桿式海洋重力儀。1984年，中科院測地所與地震研究所合作研制出DZY-2型海洋重力儀，并于當(dāng)年安裝在“向陽紅10號”上參加了我國首次南極科學(xué)考察，獲得了2萬多海里的重力觀測記錄，精度達(dá)到2.4mGal。1986年，中科院測地所成功研制了CHZ型海洋重力儀，該儀器采用了軸對稱式機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)用垂直懸掛零長彈簧秤作為重力傳感系統(tǒng)，先后進(jìn)行了數(shù)千海里測線的海上試驗(yàn)，測量精度接近1mGal。但進(jìn)入90年代，由于各方面的原因，上述研制工作基本停滯。直至21世紀(jì)初，中科院測地所開始恢復(fù)CHZ型重力儀的研制工作，目前已研制出新型樣機(jī)，并進(jìn)行了多次海洋重力測量試驗(yàn)，試驗(yàn)精度接近1mGal[8]。

最早從事航空重力儀研制的單位是總參西安測繪研究所。自1995年起承擔(dān)航空重力測量系統(tǒng)CHAGS的研究，在引進(jìn)L&R型航空重力儀的基礎(chǔ)上，自行研發(fā)了航空重力數(shù)據(jù)處理軟件，并于2002年通過鑒定。實(shí)際飛行測試內(nèi)符合精度約為3mGal，外符合精度優(yōu)于5mGal，基本可以滿足大地水準(zhǔn)面測量等應(yīng)用的要求，但是還不能達(dá)到地質(zhì)調(diào)查、資源勘探等高精度高分辨率應(yīng)用的要求[8]。

21世紀(jì)初，慣性技術(shù)專業(yè)研究所開始進(jìn)入重力測量儀器研制領(lǐng)域。起初是中船重工集團(tuán)公司天津航海儀器研究所根據(jù)海軍長時間無源導(dǎo)航和戰(zhàn)略導(dǎo)彈重力保障等需求，在“十五”期間便開展了海洋重力儀的研制，采用與俄羅斯Chekan-AM重力儀類似的兩軸慣性穩(wěn)定平臺+金屬零長彈簧重力敏感器方案。經(jīng)3個五年計劃的研制，目前已完成多套工程樣機(jī)研制(GDP-1型動態(tài)重力儀，如圖6所示)，進(jìn)行了1次4000余公里的航空重力測量試驗(yàn)和3次共計數(shù)萬公里的海洋重力測量試驗(yàn)，試驗(yàn)測試結(jié)果表明，航空重力測量精度可達(dá)2mGal，海洋重力測量精度可達(dá)1mGal。

在中國國土資源航空物探遙感中心(后文中簡稱為“航遙中心”)深地資源勘查等需求的牽引下，國防科技大學(xué)從“十一五”開始研究基于激光陀螺和石英撓性加速度計的捷聯(lián)式航空重力儀，于2010年研制出我國首套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的捷聯(lián)式航空重力儀原理樣機(jī)(SGA-WZ01)，經(jīng)8個架次的飛行試驗(yàn)表明，內(nèi)符合精度約為1.5mGal/160s。在“十二五”期間，研制出了第二代捷聯(lián)式航空重力儀SGA-WZ02(見圖7)，2015年在新疆完成的飛行試驗(yàn)表明，重復(fù)測線內(nèi)符合精度達(dá)到1mGal/160s[31]。

北京航天控制儀器研究所自2010年啟動航空/海洋重力儀SAG的研制工作。該款重力儀采用了激光陀螺捷聯(lián)數(shù)學(xué)平臺+石英撓性加速度計重力敏感器的技術(shù)方案(見圖8)。自2013年起，與航遙中心、中科院測地所、海洋局海洋二所、中科院南海所等單位聯(lián)合進(jìn)行了大量的航空和海洋重力測量試驗(yàn)。在航空重力測量試驗(yàn)中，精度與同機(jī)搭載的GT-1A基本相當(dāng)。在海洋重力測量試驗(yàn)中，精度與同船搭載的L&R海洋重力儀相當(dāng)[32]。

北京自動化控制設(shè)備研究所是國內(nèi)唯一從事三軸慣性穩(wěn)定平臺式航空/海洋重力儀研制的單位，采用與加拿大SGL公司AIRGrav重力儀相同的三軸慣性平臺+石英撓性加速度計式重力敏感器技術(shù)方案，在已裝備的航空慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)研制而成。目前已完成多套工程樣機(jī)(GIPS-1AM，見圖9)的研制，經(jīng)海洋重力測量試驗(yàn)表明，其內(nèi)符合精度優(yōu)于1mGal。該重力儀小型輕質(zhì)化特點(diǎn)突出，主機(jī)(含重力傳感器、穩(wěn)定平臺和電子線路等)外形尺寸僅為400mm×270mm×200mm，質(zhì)量小于23kg[33]。

總體而言，國內(nèi)多個研制單位均已完成了樣機(jī)的研制，并進(jìn)行了海洋或飛行試驗(yàn)，但均未形成成熟的商業(yè)化產(chǎn)品。

3.2 航空/海洋矢量重力儀

目前國內(nèi)研究主要集中在標(biāo)量重力測量上，對矢量重力測量的研究較少。解放軍信息工程大學(xué)、武漢大學(xué)等對航空矢量重力測量的相關(guān)理論進(jìn)行了研究，并對用載波相位差分GPS系統(tǒng)測量載體運(yùn)動加速度進(jìn)行了試驗(yàn)研究[21-22，33]。國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)在“十二五”期間對航空/海洋矢量重力儀開展了研究工作，采用SINS/DGPS方案，利用SGA-WZ01和SGA-WZ02重力儀的飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)對矢量測量算法進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

3.3 重力梯度儀

國內(nèi)在重力梯度儀方面的研究起步較晚，基礎(chǔ)薄弱，與國外先進(jìn)水平相比差距較大。

天津航海儀器研究所、北京航天控制儀器研究所和華中科技大學(xué)等單位在21世紀(jì)初開始旋轉(zhuǎn)加速度計型重力梯度儀的研制，經(jīng)過3個五年計劃的研制，完成了重力梯度測量技術(shù)的相關(guān)理論研究，以及高分辨率加速度計、重力梯度敏感器和重力梯度測量穩(wěn)定平臺等樣機(jī)的研制。到 “十二五”末，作為重力梯度儀核心元件的高分辨率加速度計的分辨率達(dá)到優(yōu)于1×10-8g的水平，重力梯度敏感器實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)分辨率達(dá)到70E的水平，取得了較為顯著的進(jìn)展。

國內(nèi)主要是華中科技大學(xué)在開展超導(dǎo)重力梯度儀的研制，目前已完成試驗(yàn)室原理樣機(jī)研制。

中科院武漢物數(shù)所、華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)和浙江工業(yè)大學(xué)等單位先后開展了原子重力梯度儀的研究工作。其中武漢物數(shù)所于2003年開始冷原子干涉儀的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，2005年研制了原子干涉儀原理樣機(jī)，2010年研制了原子重力儀原理樣機(jī)，分辨率達(dá)到6×10-9g?！笆濉逼陂g，研制了測量Tzz張量的垂向原子重力梯度儀原理樣機(jī)，測量精度達(dá)到7.5E；與此同時還研制了用于測量Txx、Tyy張量的水平原子干涉重力梯度儀原理樣機(jī)，測量精度達(dá)到7.4E。在基于鉛質(zhì)量塊的重力場調(diào)制實(shí)驗(yàn)中，2臺梯度儀的實(shí)測值和理論值均一致，實(shí)現(xiàn)了重力梯度測量的原理性驗(yàn)證[35-36]。

華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)和浙江工業(yè)大學(xué)也開展了基于單阱雙拋和2套小型化重力儀疊加技術(shù)的測量Tzz張量的垂向原子干涉重力梯度儀的研究，并取得了一系列重要進(jìn)展。華中科技大學(xué)在原子干涉儀重力測量方面靈敏度達(dá)到5.5×10-9g/Hz1/2，重力梯度靈敏度達(dá)到670E/Hz1/2。浙江大學(xué)的原子干涉重力儀精度達(dá)到10-8m/s2[37]。

國內(nèi)測量方案囊括了國際主流的重力梯度儀方案，工作方式包括原子噴泉和原子團(tuán)自由下落，組成方式包括雙重力儀和單重力儀雙原子團(tuán)，測量方式包括了水平測量和豎直測量等，成功研制出了原子干涉重力梯度儀演示樣機(jī)，但與國際先進(jìn)水平相比，國內(nèi)的重力梯度儀技術(shù)相對落后。

4 結(jié)束語

國外航空/海洋重力儀早在20世紀(jì)90年代就已達(dá)到實(shí)用水平，包括兩軸穩(wěn)定平臺式和三軸穩(wěn)定平臺式的，其中三軸穩(wěn)定平臺式的綜合性能最好。目前主要是在研制捷聯(lián)數(shù)學(xué)平臺式重力儀以及進(jìn)一步提高三軸穩(wěn)定平臺式重力儀的性能。國內(nèi)已研制出兩軸穩(wěn)定平臺式、三軸穩(wěn)定平臺式和捷聯(lián)數(shù)學(xué)平臺式重力儀工程樣機(jī)，并經(jīng)航空和海洋重力測量試驗(yàn)驗(yàn)證，基本可滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

在航空/海洋矢量重力儀方面，國外開展了大量的研究工作，但一直沒有商業(yè)化的產(chǎn)品出售。國內(nèi)也開展了航空/海洋矢量重力儀的理論研究和樣機(jī)研制，積累了一定的研制基礎(chǔ)。

在重力梯度儀方面，國外發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)80年代就已進(jìn)入實(shí)用階段，前期主要是美國Lockheed Martin公司研制的旋轉(zhuǎn)加速度計重力梯度儀，近期的超導(dǎo)重力梯度儀和冷原子干涉重力梯度儀也已達(dá)到準(zhǔn)實(shí)用化水平。國內(nèi)經(jīng)過數(shù)十年的追趕，目前已完成旋轉(zhuǎn)加速度計重力梯度儀實(shí)驗(yàn)樣機(jī)研制和實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)試驗(yàn)測試，在超導(dǎo)重力梯度儀和原子干涉重力梯度儀方面也均已完成實(shí)驗(yàn)室原理樣機(jī)的研制。

目前，國內(nèi)航空/海洋重力測量儀器的研制已經(jīng)取得了可喜進(jìn)展，顯著縮短了與國外先進(jìn)國家的差距。后續(xù)研究重點(diǎn)主要是：1)開展航空/海洋重力儀實(shí)用化研制和實(shí)際應(yīng)用研究，形成商業(yè)化產(chǎn)品，打破國外壟斷；2)開展航空/海洋矢量重力儀工程樣機(jī)研制和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)研究，投入工程應(yīng)用；3)開展旋轉(zhuǎn)加速度計重力梯度儀工程樣機(jī)研制，填補(bǔ)我國重力梯度儀的空白，同時開展超導(dǎo)重力梯度儀和原子干涉重力梯度儀等的研制，趕上國際先進(jìn)水平。

[1] 熊盛青，周錫華，郭志宏，等.航空重力勘探理論方法及應(yīng)用[M].北京：地質(zhì)出版社，2010.

[2] 黃謨濤，翟國君，管錚，等.海洋重力場測定及其應(yīng)用[M].北京：測繪出版社，2005.

[3] 趙希亮，尤寶平，金紹華，等.潛地戰(zhàn)略導(dǎo)彈對海洋重力場精度需求分析[J].海軍大連艦艇學(xué)院學(xué)報，2015,38(6):53-54.

[4] 黃謨濤，翟國君，歐陽永忠，等.海洋磁場重力場信息軍事應(yīng)用研究現(xiàn)狀與展望[J].海洋測繪，2011,31(1):71-76.

[5] 常國賓，李勝全.慣性技術(shù)視角下動態(tài)重力測量技術(shù)評述(一) :比力測量與載體動態(tài)的影響[J].海洋測繪，2014，34(3):77-82.

[6] 張昌達(dá).航空重力測量和航空重力梯度測量問題[J].工程地球物理學(xué)報，2005,2(4): 282-291.

[7] 張永明，盛君，張貴賓.航空重力測量技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].勘探地球物理進(jìn)展，2006,29(2): 94-97.

[8] 寧津生，黃謨濤，歐陽永忠，等.?？罩亓y量技術(shù)進(jìn)展[J].海洋測繪，2014,34(3):67- 72.

[9] 孫中苗，翟振和，李迎春.航空重力儀發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2013，28(1):1-8.

[10] 夏哲仁，孫中苗.航空重力測量技術(shù)及其應(yīng)用[J].測繪科學(xué)，2006,31(6):43-46.

[11] 王靜波，熊盛青，周錫華，等.航空重力測量系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].物探與化探，2009,33(4):369-373.

[12] 徐遵義，晏磊，寧書年，等.海洋重力輔助導(dǎo)航的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2007,22(1):105-111.

[13] Forsberg R, Olesen A V, Einarsson I.Airborne gravimetry for geoid determination with Lacoste Romberg and Chekan gravimeter[J].Gyroscopy and Navigation, 2015, 6(4):265-270.

[14] Krasnov A A, Sokolov A V, Rzhevskiy N N.First airborne gravity measurements aboard a dirigible[J].Seismic Instruments, 2015, 51(3):252-255.

[15] Krasnov A A, Odintsov A A, Semenov I V.Gyro stabilization system of a gravimeter[J].Gyroscopy and Navigation, 2010, 1(3)：191-200.

[16] Smoller Y L, Yurist S S, Golovan A A, et al.Using a multiantenna GPS receiver in the airborne gravimeter GT-2A for surveys in polar areas[J].Gyroscopy and Navigation, 2015, 6(4):299-304.

[17] Koneshov V N, Klevtsov V V, Soov V N.Upgrading the GT-2A aerogravimetric complex for airborne gravity measurements in the arctic[J].Physics of the Solid Earth, 2016, 52(3):452-459.

[18] Ayres-Sampaio D, Deurloo R, Bos M, et al.A comparison between three IMUs for strapdown airborne gravimetry[J].Survey Geophys, 2015, 36(4):571-586.

[19] Becker D, Nielsen J E, Ayres-Sampaio D, et al.Drift reduction in strapdown airborne gravimetry thermal correction[J].Journal of Geodesy, 2015, 89(11):1133-1144.

[20] Becker D, Becker M, Olesen A V, et al.Latest results in strapdown airborne gravimetry using an iMAR RQH unit[C]//4thIAG Symposium on Terrestral Gravimetry, 2016:19-25.

[21] 趙德軍.航空矢量重力測量的理論與方法[D].鄭州:解放軍信息工程大學(xué), 2005.

[22] 王麗紅.航空矢量重力測量中載體矢量加速度的確定方法[M].鄭州:解放軍信息工程大學(xué), 2008.

[23] Li X, Jekeli C. Ground-vehicle INS /GPS vector gravimetry[J].Geophysics，2008，73(2):I1-I10.

[24] Jekeli C， Kwon J H.Results of airborne vector(3-D)gravimetry[J].Geophysical Research Letters, 1999, 26(23):3533-3536.

[25] Sander L, Ferguson S.Advances in SGL AIRGrav acquisition and processing[C]//Richard Lane.Airborne Gravity 2010,Abstracts from the ASEG-PESA Airborne Gravity 2010 Workshop.Australia: Onshore Energy Minerals Division, Geoscience Australia, 2010:172-177.

[26] Touboul P, Foulon B, Rodrigues M, et al.In orbit nano-g measurements, lessons for future space missions[J].Aerospace Science and Technology, 2004, 8(5):431-441.

[27] Moody M V, Paik H J, Canavanc, E R.Three-axis superconducting gravity gradiometer for sensitive gravity experiments[J].Review of Scientific Instruments, 2002, 73(11):3957-3974.

[28] Snadden M J, McGuirk J M, Bouyer P, et al.Measurement of the earth’s gravity gradient with an atom interferometer-based gravity gradiometer[J].Physical Review Letters, 1998, 81(5):971.

[29] Wu X.Gravity gradient survey with a mobile atom interferometer[D].Stanford University, 2009.

[30] Brown D, Mause L, Young B, et al.Atom interferometric gravity sensor system[C]//Position Location and Navigation Symposium.IEEE，2012.

[31] Cai S K, Wu M P, Zhang K D, et al.The first airborne scalar gravimetry system based on SINS/DGPS in China[J].Science China: Earth Sciences， 2013， 56(12):2198-2208.

[32] Wang W J, Luo C, Xue Z, et al.Progress in the development of laser strapdown airborne gravimeter in China[J].Gyroscopy and Navigation, 2015, 6(4):271-277.

[33] 胡平華，黃鶴，趙明,等.GIPS-1AM高精度慣性穩(wěn)定平臺式海空重力儀的設(shè)計與試驗(yàn)[J].導(dǎo)航定位與授時，2015,2(3):16-22.

[34] 王崢.聯(lián)合捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航與全球?qū)Ш叫l(wèi)星數(shù)據(jù)的航空矢量重力測量方法[J].測繪學(xué)報，2016,45(11):1384.

[35] Wang P, Li R B, Yan H, et al.Demonstration of a Sagnac-type cold atom interferometer with stimulated Raman transitions[J].Chinese Physics Letters, 2007, 24(1):27.

[36] Zhou L, Xiong Z Y, Yang W,et al.Measurement of local gravity via a cold atom interferometer[J].Chinese Physics Letters, 2001, 28(1):013701.

[37] Duan X C, Zhou M K, Mao D K, et al.Operating an atom-interferometry-based gravity gradiometer by the dual-fringe-locking method[J].Physical Review A, 2014, 90(2):023617.

Review on the Development of Airborne/Marine Gravimetry Instruments

HU Ping-hua1, ZHAO Ming1, HUANG He1, LIU Dong-bin1, TANG Jiang-he1, WEI Chao2

(1.Beijing Institute of Automatic Control Equipment, Beijing 100074,China;2.Rockets Force Military Representative Office in the 33rd Research Institute, Beijing 100074,China)

This report introduces the basic meaning and classification of airborne/marine gravimetry instrument, and analyses its application areas roundly.For airborne/marine (scalar) gravimeter, airborne/marine vector gravimeter and airborne/marine gravity gradiometer, development history and current situation at home and abroad are summarized comprehensively, and the near future development in China is presented.

Airborne/marine (scalar) gravimeter; Airborne/marine vector gravimeter; Airborne/marine gravity gradiometer

2017-05-02；

2017-06-12

國家自然科學(xué)基金重大科研儀器研制項(xiàng)目(41527803)

胡平華(1964-)，男，博士，研究員，主要從事慣性技術(shù)、重力測量儀器方面的研究。E-mail:huph01@sina.com

10.19306/j.cnki.2095-8110.2017.04.002

P223

A

2095-8110(2017)04-0010-10