重力梯度信息涵盖对大地测量与地球物理学很重要的重力场信息,在灾害预警、资源勘探和航天探潜等方面发挥着突破性的作用。本文以重力梯度仪的核心部件重力梯度传感器为研究对象,以实现高精度测量为目标,从重力梯度传感器的误差特性、精度设计、实现方案等几个方面进行了相关理论研究,主要研究内容和贡献如下:基于重力梯度仪的测量方法,分析了单轴旋转调制技术的特点和单个梯度感知部件的精度极限,建立了重力梯度传感器的测量模型;根据惯性系与非惯性系的相对运动,建立了梯度传感器的优化测量输出模型。基于测量模型,分析了主要误差源对测量精度的干扰,同时,建立了加速度计在转盘上的安装误差模型;分析了结构误差的传播规律,利用误差分配方法推导了安装精度的极限误差公式,并以此为依据设计了加速度计的安装形位精度,可以实现对结构误差的有效控制。传动结构的尺寸精度设计是重力梯度传感器精度设计的关键,因此,运用理论设计与经验设计相结合的方法,以结构设计中的功能性要求、经济性要求和结构工艺性要求为原则,给出了一套适用于重力梯度传感器的传动结构尺寸精度优化设计方案,并针对精度设计方案的合理性、实用性与可靠性进行了分析计算。