卫星导航数据处理时空基准精化关键技术研究

The time system and reference frame are two fundamental parameters of a satellite navigation system (GNSS), which are consist of satellite orbits and clocks and station coordinates. Comparison of these precise parameters of IGS analysis centers (ACs) shows apparent differences. The differences show periodical signals for both orbits and clocks, and these period signals are strongly correlated. Furthermore, there is big inconsistency of the satellite phase center model among IGS ACs, which will result in big divergence of the reference frame scale parameter. In this proposal, we aims to study the theory and method for the determination of improved spatial and temporal frames in GNSS data analysis. We will analyze the products inconsistency between IGS ACs by investigating and comparing the different orbit dynamic models that are divergently implemented. A new strategy based on the modeling of station/satellite clocks will be proposed for the GNSS precise orbit determination process, so that the orbit/clock correlation problems could be resolved. To derive consistent and compatible phase center models for different GNSS satellites, mathematic conditions imposed on the solution of phase center models will be carefully analyzed. The proposed project dedicates to solve one of the most challenging topics in GNSS data processing. The research will help to improve the precision of GNSS data analysis in terms of spatial and temporal parameters, and will provide improved models and methods for the establishment and maintenance of the BDS spatial and temporal frames.

卫星轨道、钟差以及测站坐标等是卫星导航系统(GNSS)的核心参数，构成了卫星导航系统数据处理的时空基准。比较IGS不同数据分析中心的结果发现：各分析中心的轨道、钟差存在明显差异，并且轨道、钟差的差值存在很强的相关性；IGS目前公布的 Galileo以及北斗卫星的相位中心模型存在较大误差。以上问题的存在影响了IGS各分析中心数据处理的精度，也将影响IGS发布的GNSS时空参考基准的精度。本课题针对以上问题开展研究，研究GNSS精密定轨定位中钟差参数的优化模型，通过钟差建模的方法实现卫星轨道参数与钟差参数降相关，提高参数求解的精度；研究卫星相位中心模型的优化途径，通过优化参数约束条件的方法，建立多卫星导航系统相容和自洽的相位中心模型。本课题的研究成果将突破GNSS数据处理时空基准精化的关键技术，优化GNSS数据处理模型，提高卫星导航系统数据处理的精度，同时也为北斗系统的服务性能提升提供参考。

卫星轨道、钟差以及测站坐标等是卫星导航系统(GNSS)的核心参数，构成了卫星导航系统数据处理的时空基准。比较IGS不同数据分析中心的结果发现：各分析中心的轨道、钟差存在明显差异，并且轨道、钟差的差值存在很强的相关性；IGS公布的 Galileo以及北斗卫星的相位中心模型存在较大误差。以上问题的存在影响了IGS各分析中心数据处理的精度，也将影响IGS发布的GNSS时空参考基准的精度。本课题针对以上问题研究了：(1)GNSS精密定轨定位中钟差参数的优化模型，通过钟差建模的方法实现卫星轨道参数与钟差参数降相关，提高了参数求解的精度；(2)导航卫星相位中心模型，通过优化参数约束条件的方法，建立了多卫星导航系统相容和自洽的相位中心模型。本课题的研究成果突破了GNSS数据处理时空基准精化的关键技术，优化了GNSS数据处理模型，提高了卫星导航系统数据处理的精度，并应用于北斗地面运控系统的服务性能提升工程项目中。取得的主要成果包括：(1)学术论著75篇/部，其中论文58篇（SCI/EI 50 篇），专利14项（含7项国际专利），专著3部；(2)课题研究成果支撑了2019年度国家科技进步二等奖(个人排名第2)，2018年度卫星导航科技进步特等奖(个人排名第1)以及2018年度测绘科技进步一等奖(个人排名第2)；(3)通过课题研究培养博士后1名，博士研究生3名，硕士研究生6名。