该技术基本原理遵循牛顿第二定律,从惯性系统加速度计的比力观测中,扣除载体运动加速度、科里奥力加速度的影响,达到测量载体运动轨迹上重力变化的目的。在本质上,惯性重力测量属于相对重力测量,因此需要精确地知道测量起始点上的重力信息,并从该点进行联测。
惯性重力测量的测量平台可以选择飞机、测量船或是汽车,开展航空、海洋以及陆基的动态测量作业,与地面静态重力测量相比能极大的提高观测效率。该技术不仅可以用于确定地球重力场的垂直分量(重力异常),又可利用捷联式的惯性测量单元确定重力的水平分量(垂线偏差)。该技术对于大地测量学、地球物理学、国防安全等领域具有重要意义。
惯性重力测量的传感器为惯性测量系统,按照有无物理平台可以划分为平台式和捷联式两类。平台式的惯性系统是将陀螺观测通过伺服电机驱动稳定平台,使台体的三维空间坐标系始终能被稳定于惯性空间或其他计算坐标系,使固连在台体上的加速度计获得相应于该坐标系的比力观测。重力传感器亦可选择捷联式惯性测量系统,它利用了陀螺的观测量在计算机中建立数学平台来计算重力传感器(加速度计)的指向,进而计算得到相应坐标系下的比力观测。捷联式的惯性测量系统无须物理平台,系统体积小,同时避免了平台控制调平等复杂问题。
惯性重力测量的原理于20世纪60年代被提出。但受限于当时的技术条件,难以精确地获取载体的运动速度与加速度,所以当时惯性重力测量大多基于停车模式。当载体静止时,运动加速度和科里奥力加速度均为零,在不考虑加速度计的观测误差的前提下,此时比力的读数就是观测点上的重力信息。纪90年代后,随着差分GNSS定位技术的发展和成熟,使得利用GNSS的观测来获取载体的运动加速度及进行厄特渥斯改正成为现实,实现了真正的动态观测。
至21世纪,惯性重力测量及其相关技术在航空及海洋重力测量领域已获得应用,部分测量仪器已实现了商业化生产。如俄罗斯和加拿大合作生产的GT系列重力仪,在海洋及航空应用对应的空间分辨率上已能够实现毫伽级观测精度。