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利用角加速度同步观测数据消除空间加速度计的共模干扰效应

作者: 来源: 发布时间:2026年01月26日 12:27 点击次数:[]

近期《Measurement》发表了华中科技大学国家精密重力测量科学中心团队关于空间加速度计共模干扰效应抑制的研究成果。该研究充分利用空间静电加速度计同时提供六自由度观测的特性,提出了一种加速度计在轨共模干扰效应提取与抑制处理的新方法。

静电加速度计是卫星重力测量任务的核心载荷之一,主要用于精确测量非保守力信号。然而,其在轨测量常受卫星平台环境的影响,例如平台振动、温度、静电、磁场等扰动带来的响应。特别是,低频干扰效应会导致航天器非保守力信号测量的伪信息,传统滤波方法难以在不损失待测信号的前提下进行有效分离,而基于先验模型的扣除方式又受限于扰动机制的精确建模。

考虑到静电加速度计同步实现三个线加速度和三个角加速度的信息,以往只提取线加速度数据实现航天器非保守力测量,对角加速度数据几乎没有深入挖掘其价值。航天器平台扰动既然能够耦合到线加速度观测,当然也可以耦合到角加速度数据,二者理所当然应该具有相同的耦合模式。鉴于此,研究团队提出一种基于角加速度通道干扰特征提取的共模抑制方法,利用航天器自带的星敏等姿态测量数据作为基准,提取加速度计角加速度观测数据中可能的扰动信息,从而从角加速度测量数据中提取航天器平台耦合的干扰模态,并结合物理约束投影机制将其从线加速度中精准扣除。整个过程无需任何外部干扰源模型,确保了对复杂或未知干扰的适应性,并且能够最大限度地保证非保守力信号的物理完整性。

为系统验证方法的适应性和稳定性,构建了涵盖低频共模干扰、随机噪声以及轴间时延等因素的仿真环境,并在不同干扰强度条件下进行了多组独立仿真测试,仿真结果一致表明,即使在高强度干扰条件下,该方法仍能稳定提取主导共模模态并有效抑制其影响,显著提升测量数据的信噪比与可用性。

图1共模干扰提取与校正流程

图2共模干扰抑制前后的时域和频域对比

华中科技大学国家精密重力测量科学中心博士后周安楠为论文第一作者,国家精密重力测量科学中心周泽兵教授为论文通讯作者。该成果受国家重点研发计划(编号:2020YFC2200804、2024YFC2207001、2021YFC2202500)等项目资助。该方法已经成功应用于相关卫星重力任务,非常有效地抑制了航天器平台的共模干扰效应。

AnnanZhou, Yanzheng Bai, Zebing Zhou. Suppression of common-mode interference in space accelerometer data using synchronous angular measurements. Measurement, 2026, 260: 119760.https://doi.org/10.1016/j.measurement.2025.119760.