固定非差模糊度的重力衛星運動學精密定軌方法

《固定非差模糊度的重力衛星運動學精密定軌方法》是依託武漢大學，由張守建擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：固定非差模糊度的重力衛星運動學精密定軌方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張守建
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

衛星精密定軌是本世紀新一代衛星重力任務成功實施的核心技術之一，運動學軌道因不受先驗力學模型影響，最適於地球重力場反演。然而，運動學軌道對觀測噪聲及觀測條件非常敏感，軌道整體精度較差且局部存在系統性偏差。為了進一步提高運動學軌道精度及可靠性，本項目圍繞非差模糊度固定的關鍵技術開展深入研究：（1）針對星載GPS數據粗差多、周跳多、受電離層影響大等特點，提出利用原始載波相位觀測值探測並修復周跳的有效方法，提高非差模糊度固定成功率；（2）針對低軌衛星弧段短、模糊度多等特點，研究非差模糊度估計、固定及檢驗方法，確保運動學定軌的精度和可靠性；（3）研究非差精密定軌觀測模型增強方法，提高觀測衛星數目偏少時的軌道精度。最終實現固定非差模糊度的運動學定軌，並確定精度為2~3 cm的長弧段運動學軌道，為確定更高精度的地球重力場模型奠定基礎並提供技術支撐。

結題摘要

運動學軌道可用於反演地球重力場模型，具有重要套用價值，本項目的核心目標是研究如何提高低軌衛星運動學定軌精度和可靠性的理論和方法。本項目圍繞這一核心目標展開深入研究，經過3年的努力，取得了如下研究成果：針對低軌衛星數據中容易受到電離層影響的問題，課題組提出Hatch–Melbourne-Wübbena (HMW) 組合和改進的曆元差分方法聯合的周跳探測新方法，這種方法比傳統的曆元差分方法可以顯著提升周跳探測時的ratio值，從而保證周跳探測和修復的正確性，相關成果已經投稿在了國際知名雜誌《GPS Solutions》上；針對如何實現模糊度的快速固定，提高定位定軌的成功率和可靠性，課題組提出先將非差L1和L2模糊度映射為寬巷模糊度，採用LAMBDA方法將寬巷模糊度固定後，將其回代，然後再採用LAMBDA方法固定L1模糊度，此時由於寬巷模糊度的固定極大地削弱了電離層對模糊度的影響，因此L1模糊度固定的成功得以快速提高，相關成果發表在了《Earth，Planets and Space》上；針對低軌衛星運動學定軌效率偏低的問題，課題組提出了基於Kalman濾波的運動學定軌快速算法，該算法通過借鑑序貫最小二乘的思路，從而實現了基於Kalman濾波的低軌衛星軌道快速高精度的確定，實驗結果表明，新方法三個坐標分量的運動學定軌精度分別優於3 cm，4 cm，3.5 cm，該精度與傳統最小二乘法運動學定軌的精度相當，但是計算效率得到了大幅提升；整體上項目開發的軟體定軌精度得到了進一步提高，其精度與國際知名機構水平相當。項目研究成果可為我國今後低軌衛星任務提供高精度軌道，具有很好的科學和套用價值。