分米級星載GNSS在軌實時定軌模型與關鍵技術研究

《分米級星載GNSS在軌實時定軌模型與關鍵技術研究》是依託武漢大學，由王甫紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：分米級星載GNSS在軌實時定軌模型與關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王甫紅
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

本項目旨在利用高精度載波相位觀測數據，研究分米級星載GNSS在軌實時定軌的理論、模型和方法。首次提出以偽隨機脈衝+隨機遊走過程作為偽模糊度參數的隨機過程，在高精度動力學模型的合理約束下，通過偽模糊度參數吸收GNSS廣播星曆中具有緩慢變化特性的誤差分量，實現分米級在軌實時定軌精度的新思路。解決適用於星上處理的高精度動力學模型的最佳化方法與約束機制、研究偽模糊度參數吸收GNSS星曆中緩變誤差的機理、設計能穩健處理載波相位數據的實時精密定軌濾波算法等關鍵技術，攻克制約星載GNSS實時定軌精度提高的瓶頸問題，豐富和拓展我國星載GNSS實時定軌的理論與方法。 隨著國家科技重大專項高解析度對地觀測系統的逐步實施，衛星平台對軌道精度和實時性提出了新的需求。課題組在前期研究基礎上，通過深入的理論研究和技術攻關，有望獲得創新性的研究成果，對提升我國對地觀測系統的套用水平具有重要的科學意義和套用前景。

結題摘要

隨著一些科學探測、遙感偵查等衛星任務特別是國家科技重大專項“高解析度對地觀測系統”的逐步實施，衛星平台對軌道精度和實時性提出了新的需求。本項目旨在利用高精度的星載GNSS載波相位觀測值，研究分米級精度的在軌實時精密定軌的理論、模型和方法，解決適用於星上處理的高精度動力學模型最佳化方法與約束機制、研究偽模糊度參數吸收GNSS星曆中緩變誤差分量的機理、設計能穩健處理載波相位數據的實時精密定軌卡爾曼濾波算法等關鍵技術，攻克制約星載GNSS實時定軌精度提高的瓶頸問題，實現分米級定軌精度和亞毫米/秒測速精度的低軌衛星在軌實時定軌。 課題組圍繞研究目標，開展深入的理論與方法研究，在以下幾個方面有所突破：①提出了TurboEdit+VAREC周跳和粗差探測方法，適用於實時數據預處理。②首次提出了偽模糊度的概念，在函式模型中用偽模糊度代替傳統的模糊度參數，同時用隨機遊走過程作為其隨機模型，可以大幅吸收GNSS廣播星曆誤差，將實時定軌精度提升到0.5m以內。③採用改進的GAAF方法計算地球非球形引力加速度，大幅提高在軌數據處理的效率，使研究成果進入工程套用具備可行性。④顧及多種可能引起濾波發散的因素，設計了高度穩定的實時定軌卡爾曼濾波算法，並在此基礎上，研製了一套可適用於工程套用的星載GNSS實時精密定軌軟體系統。總體來說，課題組較好地解決了分米級星載GNSS實時定軌的關鍵問題，完成了上述研究目標與內容。 通過本項目的研究，課題組提出了較為完整的分米級星載GNSS在軌實時精密定軌的理論與方法，研製了一套SATODS實時精密定軌軟體系統。課題組已經和我國相關航天單位合作，實現了成果轉化，並套用於天繪1號、創新5號和珞珈1號等衛星工程套用，產生了較大的經濟效益。研究成果對提升我國高解析度對地觀測系統的套用水平具有重要的科學意義和套用前景。在國內外學術期刊和國內外學術會議上公開發表論文18篇，SCI收錄4篇，EI收錄6篇；培養博士生4名，碩士生12名。