近期，武漢大學衛星導航定位技術研究中心耿江輝教授、張提升副教授課題組破壞性大地震新型觀測技術研究取得新進展。他們針對現有強地震觀測手段無法完整、準確地捕捉劇烈地表形變的痼疾，率先在國際上提出了深度融合加速度計和陀螺儀的“六自由度gnss地震儀”原理、方法和儀器原型，攻克了強烈地震時嚴重損害位移觀測精度的幅度和相位畸變難題，為破壞性大地震抵近觀測并最終服務于地震預警提供了更為可靠可信的觀測手段。

成果分別于2019、2020年初連續發表在國際地球科學權威期刊geophysical research letters（《地球物理快報》）。國際旋轉地震學會主席、德國慕尼黑大學教授heiner igel和法國巴黎地球物理研究所高級科學家jean-mathieu nocquet分別致函邀請耿江輝在2019年國際旋轉地震學論壇（iwgors）和2020年歐洲地球科學年會（egu）上特別報告此項成果。

據悉，破壞性大地震是人類生命財產安全的重大威脅，深入了解地震成災機理、及時預警地震觸發甚至預報地震危險性是攸關國計民生的急迫性課題，而抵近震中區域進行毫米級地表強震動觀測是突破這一難題的最有效途徑之一。但是，傳統的強震觀測手段只能測量地表加速度形變，積分后會形成巨大漂移，而新興的北斗/gnss位移觀測噪聲又高于傳統地震儀數十倍，其強震動沖擊場景下測得的位移幅度和相位都會產生近100%的畸變，甚至信號中斷。

課題組提出了“六自由度gnss地震儀”概念和原型，在gnss基帶芯片中集成慣性測量單元以改善其載波環路對高動態衛星信號的跟蹤品質，同時發展了六自由度地震數據融合理論和方法，利用gnss位移、加速度計線運動和陀螺儀角運動觀測形成了一個高度互補的自耦合數據處理系統。震動臺實驗證實，“六自由度gnss地震儀”將0.1hz以下的位移信號觀測噪聲最大降低了68%，整體精度從2cm提升至2mm，并將強震動沖擊造成的位移幅度和相位畸變降低了80%，完全避免了由衛星信號失鎖所造成的地震波信號缺失的觀測弊端。

六自由度gnss地震儀工作原理

“六自由度gnss地震儀”深度融合了傳統與新興地震觀測儀器，將強地震位移觀測精度和穩定度提高了一個數量級，極大地發揮了1+1>;2的觀測效果，是推進近場強震監測和研究的一種理想技術途徑，將助力提升我國先進地震儀器的自主研發能力，開拓具有國際影響力的地震科技優勢領域，最終服務于全球防震減災事業。

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