无源重力导航系统是高精度惯性导航的发展趋势之一。目前世界上只有美国、俄罗斯和法国等少数国家拥有无源重力导航系统技术,并广泛地应用于最先进的测量船、核潜艇和飞机惯导中,而我国在此领域研究甚少。鉴于无源重力导航系统巨大的军事应用价值以及高精度重力仪在无源重力导航系统中的重要作用,本文针对重力传感器的误差、方位捷联稳定平台的水平误差及其对重力测量值的影响、重力仪测量数据的滤波算法以及重力仪测量值的改正算法等方面开展了较为深入的研究。本文完成的主要工作如下:　　 (1)基于牛顿第二定律,详细推导了海洋矢量重力测量基本模型、高精度海洋矢量重力测量模型以及高精度海洋标量重力测量的数学模型。　　 (2)推导了方位捷联陀螺稳定平台系统的基本方程和误差方程,并对无阻尼方位捷联陀螺稳定平台水平误差进行了仿真分析;根据重力仪系统对稳定平台的要求及平台系统加入内、外水平阻尼后的特点,选择了稳定平台的水平阻尼方式,并对外水平阻尼方位捷联陀螺稳定平台水平误差及其对重力异常测量值的影响进行了仿真。仿真研究结果对于提高重力仪测量精度具有重要意义。　　 (3)分析了静电悬浮重力传感器在非敏感方向上的静电支撑原理、敏感方向上的测量和反馈原理;推导了重力传感器检测质量的运动方程;对传感器的原理误差、检测及反馈电压不稳引起的误差、加工及材料特性引起的误差以及环境温度变化引起的误差进行了分析,并建立了相应的误差模型,通过具体计算找出了传感器的主要误差源。　　 (4)研究了基于小波理论的重力仪测量数据在线滤波方法和基于矩阵奇异值分解理论的离线滤波方法。通过仿真试验找出了适合于重力仪测量数据处理的小波基函数;综合小波滤波与数学形态滤波的优点,并结合基于FFT的小波变换快速算法,提出了一种重力仪测量数据的快速形态小波滤波算法;分析了奇异值分解滤波的原理,并将该方法应用到重力仪测量数据的离线处理中。仿真试验及在重力仪静态测量数据中的应用表明,快速形态小波滤波和奇异值分解滤波都能有效地提高重力仪测量数据的滤波精度。　　 (5)根据外水平阻尼方位捷联陀螺稳定平台水平误差的特点,提出了用Kalman滤波器估计平台误筹角、用平台加速度计测量值估算载体水平加速度的水平加速度改正算法;给出了厄特弗斯改正的具体计算公式,研究了速度误差、航向误差及纬度误差对厄特弗斯改正误差的影响,找出了影响厄特弗斯改正精度的主要因素:分析了载体垂直加速度与载体运动周期及运动振幅的关系,并给出了垂直加速度改正的方法:给出了布格改正和潮汐改正的计算公式。　　 (6)在研究成果的基础上,采用C++Builder编程环境开发了重力仪数据处理的可视化软件。该软件以可视化的方式实现了低通滤波、Kalman滤波、小波滤波等滤波算法及厄特弗斯改正、水平加速度改正等改正算法,为方便快捷地分析重力仪测量数据提供了一个功能完善的软件平台。