VLBI、SLR、GNSS多技术数据自适应融合处理理论与算法研究

VLBI，SLR and GNSS play important roles in establishing terrestrial reference frame, determinatng EOP, analyzing earth mass center motion , monitoring earth plate motion, and et al. Different technique has different theory and principle, so the VLBI-only, SLR-only and GNSS-only solutions have discrepancy, usually. Diffent technique has different contribution to solutions in the respects of resolving power for different components, short-term stability, short-term stablity, precision, systematic error, stochastic error, et al. For improving the precision and relialibity of results, it is necessary to process the observatin of these techniques by using fusion method. Data fusion is considered as a direction and a key problem for data processing of different technique observation, inside and abroad. The research is aimed to generate a multi-technique data fusion methods and algorithms by combining all of the geodetic techniques. For establishing consistent and reliable solution, the method of datum unification will be researched, and the method of systematic error identification and compensation will be researched, and the method of outlier detection and controling will be researched. For taking advantage of multi-technique observation and aprio information, the covariance harmony between them will be considered, the functional model and stochastic model of observation will be optimized. Adaptive fusion principle and algrithom will be researched, and the corresponding program will be completed.

VLBI、SLR、GNSS等技术在建立地球参考框架、确定地球定向参数、分析地心运动、监测板块运动等重大科研领域发挥了重要作用。然而，不同空间技术由于其测量原理不同，对参数的敏感度不同，得出的结果往往会有差异。为了弥补单一技术在时空分辨率、精度、稳定性等方面的不足，提高成果的准确性、可靠性，多空间技术的观测成果的融合已成为国际研究热点。本项目着重研究多空间技术观测数据的自适应融合处理理论与方法，研究不同空间技术测量数据的基准统一，以保证各成果的协调一致；研究系统误差识别与补偿及异常误差探测与控制方法，改善融合结果的稳健性；研究各类观测数据的函数模型，以期建立各技术协调的融合函数模型；研究观测信息及先验信息的随机模型补偿方法，以期最优利用各类观测信息的有用信息；研究多类观测数据融合准则，以建立适合多空间数据融合处理的自适应算法，并研制出相应的软件原型，实现协调一致融合结果的计算能力。

VLBI、SLR、GNSS等技术在建立地球参考框架、确定地球定向参数、分析地心运动、监测板块运动等重大科研领域发挥了重要作用。本项目着重研究多空间技术观测数据的自适应融合处理理论与方法。在基准约束方面，综合分析了基准定义中的约束方法及其影响；基于框架点平差前后坐标所确定的转换参数为零这一约束条件，构造了一种相似变换基准，从理论上证明了重心基准是一种特殊的相似变换基准；从参数估值验后精度最优条件出发，推导了最小约束条件的最优选择公式，分析了最小约束条件下观测噪声、基准噪声、异常误差对框架建立的影响。在系统误差方面，针对不同GNSS观测量间存在系统间偏差的实际情况，系统分析了观测量系统间偏差的构成和影响因素，提出了一种系统间偏差稳定性和差异性的统计验证方案，构造了新的顾及先验信息的融合定位模型；引入独立分量分析（Independent Component Analysis，ICA）进行共模误差分析，考虑其更高阶统计量扩展ICA模型，构建了中国区域GNSS网共模误差独立分量分析法；进行中断探测后再利用主成分分析法消除共模误差的影响，提出了将局部加权回归的季节项—趋势分解（STL）与最大似然估计相结合模型，建立了中国区域GNSS高程时间序列季节性信号及长期运动趋势分析方法。在异常误差探与随机模型方面，构建了将L1范数与IQR相组合的高程序列粗差探测两步算法和顾及有色噪声的位置坐标时间序列中断序贯探测法，研究了测站坐标时间序列随机模型的解析表达。在多类观测融合算法方面，依据不同的融合准则提出了观测量层面、法方程层面、结果层面的融合模式，推导了建立长期框架的组合模型，构建了恢复法方程的多技术融合模型、基于各技术单历元处理结果的分步融合模型和一步整体融合模型，证明了分步模型和一步整体模型的等价性，在研究算法基础上研制了相应的软件原型。.通过本项目的研究，解决了基准统一、系统误差探测与补偿、融合层次、融合函数模型等瓶颈问题，构建了一套较完整的多源数据融合处理算法，为我国地心坐标参考框架建立、维持与拓展以及EOP参数的确定提供数据处理手段方面的技术支撑。