北斗卫星天线相位中心改正建模

Antenna phase center correction is a key item for satellite positioning and orbit determination. Considering some special characteristics of BeiDou Navigation Satellite System distinguished from other navigation systems, such as constellation design, regional observation network and antenna structure, mathematics modeling for BeiDou satellite antenna phase center correction is researched in this project. Firstly, an improving strategy for antenna phase center correction estimation based on multi-GNSS global observation is proposed. Secondly, antenna phase center correction is modeled during multi-GNSS solution, as well as nadir-dependent phase center variation. Meantime, the accuracy of antenna phase center correction model is evaluated. Afterwards, products including orbit, clock, troposphere delay and station coordinate parameters are analyzed for improvement, due to phase center correction. This project will provide some theory contributions to BeiDou satellite precise orbit determination and Precise Point Positioning.

天线相位中心改正直接影响卫星导航系统定轨和定位精度。本项目针对北斗系统混合星座结构，区域性跟踪网，多样化天线等新特点，通过数学抽象方法，对卫星天线相位中心改正建模进行研究。利用多系统全球跟踪网观测数据优化北斗天线相位中心改正解算策略。在联合解算过程中，建立北斗卫星天线相位中心改正模型，模型化卫星天线相位中心变化与天底角的映射关系，评估北斗卫星天线相位中心改正模型精度。在此基础上，解析北斗卫星天线相位中心改正对轨道、钟差、对流层延迟、测站坐标等定轨定位产品精度的影响，为北斗卫星精密定轨及导航定位提供理论基础。

未知的天线相位中心偏差和变化导致卫星轨道的系统误差，进而影响定位结果与相关产品的精度。卫星天线在发射过程和太空环境下，其天线阵列间的位置变化、本身老化等原因造成天线相位中心的显著变化，难以通过地面标校获得天线相位中心改正。为进一步提高北斗系统的定轨定位精度，本项目通过数学抽象方法，在定轨过程中，对北斗卫星天线相位中心改正建模方法展开深入研究，利用大量实测观测数据解算获得北斗卫星天线相位中心改正。通过三年的研究工作，取得了以下成果：在北斗卫星定轨过程中开展解算策略与方法研究，分析不同星座、不同跟踪网形和多系统联合定轨下的参数解算结果，优化设计定轨策略。在此基础上，通过多系统联合处理，研究卫星天线相位中心改正偏差和变化的性质，模型化天线相位中心变化与天底角的依赖关系，建立卫星天线相位中心偏差与变化参数的数学建模。以PANDA软件为平台，开发与改进相应解算模块，实现不同方案下天线相位中心偏差与变化参数的解算，完善了北斗精密定轨定位软件，并分析了轨道及相关产品质量。项目研究为进一步提高北斗卫星定轨定位精度提供了技术支持。在本项目资助下，发表SCI论文3篇，EI论文2篇，授权专利1项。