ثقل‌سنجی هوایی اسکالر با استفاده از پنجره‌های مختلف فیلتر پایین‌گذر

در ثقل سنجی هوایی از ترکیب داده های سیستم تعیین موقعیت جهانی (gps) و سیستم ناوبری اینرسی (ins) برای تعیین شتاب ثقل زمین استفاده می شود. موقعیت حاصل از gps آلوده به نویز بوده و این امر سبب می شود که شتاب gps محاسبه شده که نتیجه دو بار مشتق گیری عددی از سیگنال موقعیت gps است، نیز آلوده به نویز شده و به دلیل خطاهای محاسباتی فرآیند مشتق گیری، میزان نویز آن تشدید گردد. شتاب حاصل از سیستم ins نیز دارای نویز بالایی می باشد. در این مقاله ابتدا از فیلتر دیجیتال مشتق گیر پایین گذر برای محاسبه شتاب gps استفاده شده تا نویز شتاب gps حاصل از دو بار مشتق گیری موقعیت gps تا حد امکان کاسته شود. سپس برای نرم کردن و حذف نویز شتاب های gps و ins از فیلترهای دیجیتال پایین گذر با پنجره های مختلف استفاده شده است. پس از نرم کردن و حذف نویز شتاب های gps و ins برای به دست آوردن شتاب ثقل کافی است که شتاب gps از شتاب ins کم گردد و برای به دست آوردن نوسان شتاب ثقل، شتاب نرمال از شتاب ثقل حاصل کم می گردد. اما نوسان شتاب ثقل به دست آمده به دلیل خطاهایی نظیر بایاس ها و ضریب مقیاس های ژیرسکوپ و شتاب سنج ins دارای خطا می باشد که از فیلتر کالمن برای برآورد این خطاها و اعمال آن بر نوسان جاذبه استفاده گردید. در این مقاله نشان داده شده است که با استفاده نرم سازی به وسیله فیلتر پایین گذر با پنجره حاصل ضرب پنجره های هنینگ و بلکمن و فیلتر پایین گذر با پنجره بلکمن و فیلتر پایین گذر با پنجره کایزر با پارامتر مناسب، می توان به شتاب ثقل با دقت میلی گال رسید که قابل مقایسه با نرم سازی انجام شده به وسیله روش bspline می باشد. روش bspline قبلاً بر داده های استفاده شده در این مقاله اعمال شده و شتاب ثقلی با دقت میلی گال به دست آمده است. برتری استفاده از فیلتر پایین گذر نسبت به روش bspline، آسان تر بودن روش طراحی و از طرفی کم بودن زمان اجرای آن است. یکی دیگر از محاسن این نوع فیلتر قابلیت کنترل نرم سازی آن با استفاده از مرتبه فیلتر می باشد تا در نهایت شتاب ثقلی با دقت مورد نظر حاصل گردد.