基于现代GNSS测量的编队星载InSAR系统时空动态基线确定

星载InSAR系统是当前国际遥感领域先进的测绘侦察体制之一，分布式卫星平台之间的时空动态基线高精度获取则是其成功实现的重要前提。基线确定过程包含了大量复杂非确定模型与参数而不利于高精度解算，星间相对运动的高度动态性与收发波束的时间差异性更是增加了编队空间环境下保精度获取高数据率基线信息的难度。本项目拟揭示基线时空动态变化规律，阐明现代GNSS测量编队星间基线的机制，提供基线确定的先进理论，包括：合理的数据信息开采、可靠的观测模型与误差模型、精确的相对运动最优参数化表示模型、有效的融合估计方法、整周模糊度解算与校验方法、星间状态到基线的映射转换模型以及客观的评价体系等，从而获取复杂空间环境下的高精度时空动态基线。同时结合我国"北斗"二代导航系统，研究InSAR基线测量新体制与新方法，给出客观的精度评价体系，提供GNSS测量信息优质开采的思路，为编队精确控制和科学数据的精确解译奠定基础。

编队星载InSAR系统结构层次多、复杂程度高，为保证卫星正常运营和操作管理，以及为系统的后续信号处理提供输入，有必要研究适合编队飞行空间测量环境和体现卫星相对状态本质变化特征的基线确定方法，从而为编队精确控制和科学数据的精确解译奠定基础。本项目在揭示基线时空动态变化规律的基础上，基于现代化GNSS测量编队星间基线的机制，建立了编队星载InSAR系统基线高精度确定的完整框架，抑制了观测数据误差与模型化误差，实现了时空动态基线的高精度估计与评价。取得的主要研究成果如下：.（1）编队飞行空间环境下的相对运动最优参数化表示模型：基于函数逼近理论提出了编队星间相对定位样条表示模型，并面向北斗仿真星座进行编队卫星相对定位模拟，提供了多频观测信息和参数化表示模型在改善星间相对位置解算精度方面的理论基础与实例；.（2）高精度编队星间相对定位事后处理方法：针对双星相对位置、速度的确定问题，系统地研究了基于宽窄巷双差整周模糊度确定策略的高精度星间相对定位方法，提出了一种基于先验相对轨道和钟差解的双差整周模糊度确定方法，有效提高了双差整周模糊度确定的成功率和相对定位精度，成功实现了GRACE卫星编队毫米量级星间相对定位；此外提出了适合编队环境的多频GNSS整周模糊度解算方法；.（3）基于GNSS组合观测的多源数据融合：在星载GNSS数据建模与预处理基础上，给出可靠的观测模型与误差模型，合理利用组合GNSS数据信息研究星间基线确定问题，并针对分步部署的异质星座给出其不同阶段的定位性能；.（4）基线转换完整映射模型及其精度分析评估体系：基于对编队飞行环境下InSAR工作背景的掌握以及对时间、空间基准的理解，建立了由星间相对状态到基线的映射，提出了时间域与空间域基线确定的误差建模与分析方法，并给出了客观的误差传递机理与精度评价体系。.项目研究中特别注重基础研究与应用背景相结合，成果可在我国新的卫星载荷上进行实际验证。研究推动了GNSS相对导航定位方向的进展，为编队星载InSAR系统的实现提供了理论基础与技术支撑。