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第一章 绪论 1

1.1 地球重力场信息与现代地球科学及面临的挑战和思考 1

1.2 卫星重力探测技术与地球重力场模型的发展及展望 7

1.3 卫星技术恢复重力场的原理和方法的理解 14

1.4 卫星跟踪卫星观测数据恢复重力场的方法和技术问题 18

1.4.1 数据处理问题 20

1.4.2 计算模型的选择和精化问题 20

1.4.3 数值算法的选择和改进问题 20

1.5 本书研究的内容 21

1.6 本章小结 21

第二章 卫星轨道理论 22

2.1 引言 22

2.2 卫星大地测量坐标与时间系统 22

2.2.1 时间系统 24

2.2.2 空固坐标系统 27

2.2.3 地固坐标系统 28

2.2.4 特殊坐标系统 29

2.2.5 大地测量基准和大地坐标系 31

2.2.6 坐标系统的转换 32

2.3 卫星轨道基本理论 37

2.3.1 开普勒轨道 38

2.3.2 开普勒方程 39

2.3.3 卫星在轨道直角坐标系中的瞬时状态 41

2.3.4 开普勒轨道根数与卫星状态向量之间的转换 42

2.4 卫星轨道摄动分析 45

2.4.1 保守力摄动 45

2.4.2 非保守力摄动 54

2.4.3 附加摄动与经验力摄动 60

2.5 本章小结 69

第三章 星载GPS精密定轨技术 70

3.1 引言 70

3.2 卫星运动的摄动方程 71

3.2.1 拉格朗日摄动方程 72

3.2.2 高斯方程 73

3.2.3 摄动运动方程的完整解 75

3.3 卫星轨道相关偏导数 75

3.3.1 状态转移矩阵及其微分方程表示 76

3.3.2 参数敏感矩阵及其微分方程 76

3.3.3 各种摄动加速度的偏导数 77

3.3.4 偏导数的微分近似计算 81

3.4 数值积分 82

3.4.1 单步积分法 82

3.4.2 多步积分法 84

3.4.3 联合并行积分器 95

3.5 星载GPS动力学精密定轨原理 97

3.6 本章小结 100

第四章 卫星跟踪卫星技术确定地球重力场的方法 101

4.1 引言 101

4.2 地球重力场模型及有关特性 101

4.2.1 模型的球坐标与直角坐标展式 101

4.2.2 阶数l的特性 103

4.2.3 球谐系数排列选择 104

4.3 利用卫星轨道摄动确定地球重力场的动力法计算模型 109

4.3.1 数学模型 109

4.3.2 数值分析 113

4.4 利用能量守恒恢复地球重力场的理论 121

4.4.1 基于单星的能量守恒原理 122

4.4.2 基于双星的能量守恒法 127

4.5 利用卫星加速度数据确定地球重力场的方法 132

4.6 本章小结 134

第五章 地球重力场模型数值解法 135

5.1 引言 135

5.2 最小二乘法（LS） 136

5.3 迭代求解法-预条件共轭梯度法（PCCG） 139

5.4 半解析法SA（Semi-Analytical Approach） 142

5.5 基于超级计算机平台的并行解技术 144

5.5.1 并行计算机系统 144

5.5.2 并行算法设计技术 145

5.5.3 并行程序设计平台MPI 147

5.5.4 矩阵运算的MPI并行化设计与实现 149

5.6 本章小结 151

第六章 GRACE卫星重力计划与数据分析 152

6.1 引言 152

6.2 GRACE卫星测量系统与任务目标 152

6.3 星载加速度计数据处理与分析 160

6.3.1 加速度计数据分析 161

6.3.2 基于参考重力场模型的加速度计校准 163

6.3.3 基于交叉点平差的加速度计校准 166

6.4 GRACE KBR数据分析与处理 170

6.5 GRACE精密轨道类型及有关分析 174

6.6 本章小结 177

第七章 GRACE重力场模型WHU-GM-05的计算及检验 178

7.1 利用卫星重力数据恢复地球重力场程序模块 178

7.2 当前国际GRACE模型发展与评价 181

7.3 GRACE重力场模型WHU-GM-05系列的确定 182

7.3.1 采用的GRACE卫星数据 182

7.3.2 GRACE卫星数据预处理 182

7.3.3 能量守恒方法观测值各项误差估计与精度分析 183

7.3.4 基于能量守恒方法的GRACE卫星重力场模型WHU-GM-05 188

7.4 重力场模型的检验 192

7.5 计算结果分析与比较 193

7.6 本章小结 203

缩写词 204

符号 208

常数 211

参考文献 213