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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MPI147

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-05188

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