多系统GNSS实时精密卫星钟差估计理论与方法研究

Multi-system-real time positioning is the development trend of GNSS applications, and real-time satellite clock error is the key issue which affects the accuracy of multi-system real-time positioning. At present, domestic and foreign research institutions including the IGS, have not been able to provide a perfect solution for multi-system real-time satellite clock estimation. This project plans to study the multi-system real-time satellite clock estimation theory and methods; try to build a unified function and stochastic model, which is applicable for different systems features(GEO/IGSO/MEO), for different signal structures(CDMA/FDMA), for different station distribution(Regional/Global) and for different development stage(Single constellation/Whole constellation). Based on the above research, the software to estimate multi-system real-time clock error will be developed, which will provide a unified and stable multi-system real-time clock product for the real-time PPP users. The main researches are as follows: build a one-step rigorous model which can be compatible with different satellite systems; to analyze the performance of each atomic clock onboard and to establish a reasonable clock error stochastic model; to study the tropospheric delay processing strategy and propose a rapid re-convergence method for regional clock error estimates by investigating the characteristics of BDS system; and to establish the benchmark constraints to separate time delay deviation through studying the time-varying characteristics of the time delay deviation between different systems and different frequency.

多导航系统实时高精度定位服务是GNSS应用发展的重要趋势，实时卫星钟差处理是实现多系统实时定位服务的瓶颈问题。目前，包括IGS组织在内的国内外研究机构尚未能提供完整的多系统实时钟差解决方案。本课题旨在建立顾及不同导航系统星座特性（GEO/IGSO/MEO）、不同信号体制（CDMA/FDMA）、不同测站分布（区域/全球）、不同发展阶段（单星/全星座）的多系统、多频实时卫星钟差统一处理理论方法与数学模型，研制多系统实时钟差处理软件，实现多系统实时钟差产品应用验证。主要研究内容包括：多系统钟差处理的函数模型与随机模型建立；针对BDS系统特征，研究对流层处理策略，探索区域钟差估计时的快速重收敛方法；研究不同系统间、频率间时延偏差的时变特性，建立分离时延偏差的基准约束条件。

多导航系统实时高精度定位服务是GNSS应用发展的重要趋势，实时卫星钟差处理是实现多系统实时定位服务的瓶颈问题。目前，包括IGS组织在内的国内外研究机构尚未能提供完整的多系统实时钟差解决方案。本课题研究了一种兼容多系统、多类型参数一步法估计的严密函数模型；对各导航系统星载原子钟特性分析，建立相应的钟差随机模型，解决当前函数模型、随机模型不完善等问题;重点不同信号体制（CDMA/FDMA），不同频段（L1, L2, L5, B1, B2, B3, E1, E1, E5a, E5b, E5a+b, E6），重点研究不同系统间（Inter System）、频率间（Inter Frequency）时延偏差的时变特性，时延参数的引入方法以及分离时延偏差的基准约束条件，实现多系统多频钟差估计算法的融合统一;针对导航系统不同星座特征（GEO/IGSO/MEO）及测站分布条件（全球/区域），重点研究了BDS不同类型卫星钟差处理中对流层参数、模糊度处理方法；探索区域钟差估计中，卫星钟差的快速重收敛方法;研究了多系统非差模糊度固定方法，尤其是GLONASS、北斗系统非差模糊度固定方法;在上述理论基础的研究基础上，研制了多频多系统实时精密钟差估计软件，同时研究了大型参数估计中的滤波器优化、大型法方程多线程并行处理方法；并开展多系统卫星钟差产品在实时精密定位服务中的应用与验证。研究目标已全面完成，发表已标注国家自然科学基金资助的SCI 论文11 篇。