近日，华中科技大学国家精密重力测量科学中心地球物理团队构建了一套完整的 GRACE Follow-On（GRACE-FO）激光测距干涉仪（Laser Ranging Interferometer，LRI）观测数据处理流程，并基于 2018 年 6 月至 2023 年 6 月的全部 LRI 原始观测数据，生成并发布了覆盖整个任务周期的高精度测距数据产品 HUST LRI1B V01。相关研究成果已发表于遥感领域权威期刊 《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》，数据集已通过 Zenodo 平台公开共享（https://doi.org/10.5281/zenodo.15099750）。
1、研究背景
LRI是 GRACE-FO 任务中新一代星间测距载荷，其纳米量级的测距精度为更高频重力信号的探测提供了重要技术基础。然而，在实际在轨运行过程中，受姿态控制推进器频繁调整卫星姿态等因素影响，LRI 原始相位数据中存在大量相位跳跃，严重制约了数据质量。目前主流 LRI1B产品普遍采用基于模板拟合（Template-based Fitting Method，TFM）的相位跳跃处理方法。该方法在处理规则相位跳跃时具有良好效果，但在面对形态复杂或跳跃幅度较大的相位跳跃时适应性有限，且处理流程相对复杂。
2、研究内容
LRI 原始数据处理涉及多个关键环节，包括相位异常修正、时间系统转换、光时改正以及尺度因子估计等。本研究在标准 LRI 数据处理框架的基础上，对多个关键步骤进行了改进。其中，核心创新在于提出了一种新的相位跳跃处理方法—插值模板法（Interpolation-based Template Method，ITM），用于替代传统拟合模板法。ITM方法的核心思想是利用T星（应答星）相位不包含重力信号、且相位跳跃在双星间成对出现的特性。通过精确移除T星相位的线性趋势，可获得高保真的相位异常序列，进而通过插值构建M星（主星）的异常模型。该方法结构简洁，无需复杂的异常检测或多参数拟合迭代，在处理不规则相位跳跃方面展现出更强鲁棒性，同时显著提升了处理效率。
HUST V01、JPL RL04和AEI V54产品之间的星间距离变率结果比较
在产品性能评估方面，研究选取官方发布的 JPL RL04 产品以及德国阿尔伯特·爱因斯坦研究所（AEI）发布的 V54 产品作为对比基准，从星间测距精度、时变重力场反演以及沿轨视线方向重力差（Line-of-Sight Gravity Difference，LGD）应用三个层面对 HUST V01 进行了系统评估。结果表明，在星间距离变率精度方面，HUST V01优于 JPL RL04，与 AEI V54 整体性能相当；在重力场反演中，基于 HUST V01 解算的时变重力场模型在高阶系数上表现出更低的噪声水平，其结果与 AEI V54 高度一致，并优于官方基准产品。基于 HUST V01 提取的 LGD 信号能够有效刻画亚马逊流域的季节性水文变化，并清晰反映 2020 年 7 月孟加拉国极端洪水事件的发展过程，验证了该数据集在高频质量扰动快速监测中的应用潜力。
3、研究总结
本研究构建了一套完整的 GRACE-FO LRI 观测数据处理流程，发布的 HUST V01 数据集为高精度重力场反演、水文过程监测及极端事件研究提供了新的高质量数据来源。所提出的插值模板法为 LRI 相位异常处理提供了一种简洁而有效的技术路线，对未来重力卫星任务中相关数据处理具有一定参考价值。
华中科技大学国家精密重力测量科学中23级博士生李鸿为论文第一作者，华中科技大学国家精密重力测量科学中心周浩教授和海军工程大学王鹏辉博士为论文共同通讯作者。合作作者包括国家精密重力测量科学中心2020级博士生王康、2021级博士生李耀宗、2023级博士生陈逸峰、2020级博士生郑李均、郭向副研究员和罗志才教授。研究工作获得国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助以及国家精密重力测量科学中心的支持。
H. Li et al., "HUST LRI1B V01: A Robust GRACE-FO Laser Ranging Dataset With Full-Mission Coverage for Multidisciplinary Geoscience Applications," in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 64, pp. 1-16, 2026, Art no. 5901716, doi: 10.1109/TGRS.2026.3654975.
