多卫星导航系统时空基准的统一

The time system and reference frame are two fundemantal parameters of a satellite navigation system, which are, however, different for each satellite system. With their rapid development,the inter-compatibility and inter-operability of GNSS systems have become one of the critical requirements for user applications.The inclusion of more satellites results in better dilution of precision for user positioning and consequently improves their positioning accuracy.To achieve the improved performance,the difference of satellite system time and reference frame has to be resolved. We propose to study the theory and method for the realization of integrated spatial and temporal frames in Multi-GNSS data analysis.Under the theory of unique spatial and temporal frame,users can process observations from different GNSS system in the same way as they were from the same system.The biases of different observation types will be studies and their influences on the GNSS spatial and temporal frames will be investigated. To further improve the accuracy of GNSS products, the orbit dynamics and satellite attitude model will be investigated and new models will be derived for the Compass and Galileo systems. The proposed project dedicates to solve one of the most challenging topics in Multi-GNSS data processing.We will derive mathematic models for combined GNSS data analysis. We will study the strategy for the fast parameter estimation to improve solution efficiency while not sacrificing accuracy. The research will help to expand the application of GNSS technique to the areas where even much higher accuracy is requested,and will provide improved models and methods for the establishment and mantainance of Compass spatial and temporal frames.

时间、空间基准是卫星导航系统的核心参数。各个卫星导航系统的时空基准各不相同，从而保证系统的独立性。为提高系统的应用水平，卫星系统之间互相补充、兼容与互操作已经成为卫星导航应用的趋势。本课题研究多卫星导航系统时空基准统一的理论和方法，实现高精度多模GNSS系统的综合数据处理。课题基于多模观测网络的数据，研究不同GNSS系统观测值的特性及其之间的偏差。建立多卫星导航系统时空基准统一的函数模型，研究海量参数下的高精度、快速解算方法。研究卫星动力学及姿态模型建立、精化的方法，建立适用于我国卫星导航系统的相应模型。本项目的研究成果将突破多模GNSS数据处理的关键技术，提高卫星导航系统数据分析的高精度。同时也将为北斗系统时空基准的建设提供参考。

自从1967年美国的子午卫星导航系统TRANSIT投入民用以来，卫星导航系统(GNSS, Global Navigation Satellite System)以其全天候、全球性、实时性以及高精度的优势，得到了飞速的发展。目前的GNSS系统包括了美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟的伽利略（Galileo）、中国的北斗系统以及日本的QZSS等系统。卫星系统之间互相补充、兼容与互操作已经成为卫星导航应用的趋势。时间、空间基准是卫星导航系统的核心参数，各个卫星导航系统采用了各不相同的时空基准。本课题基于多模观测网络的数据，研究卫星动力学及姿态模型建立、精化的方法，建立适用于我国卫星导航系统的相应模型。.经过4年的研究，课题实现了研究目标：建立了多卫星导航系统时空基准统一的函数模型；提出了海量参数下的快速解算策略；研究了多GNSS系统时空基准统一的方法和策略；建立了多GNSS系统的综合数据软件平台iGPOS，实现了高精度多GNSS系统的综合数据处理。课题组基于课题研究建立了独立自主的GNSS分析中心SHA(www.shao.ac.cn/shao_gnss_ac)，参加了国际几个大的GNSS研究项目，相关领域研究站在了国际领先的梯队。在国内外核心学术期刊发表了论文30篇，其中SCI/EI论文19篇；课题的大量研究成果已经应用于课题组负责的北斗卫星导航系统的建设任务中，对于推动北斗性能提升起到了核心作用。课题参与人员有1人晋升高级职称，培养硕士研究生15名（其中在读7名），博士研究生5名（其中在读4名），其中有两名毕业生前往国外知名研究机构继续深造。课题的研究促成了课题组与捷克大地测量捷克测地天文台(Geodetic Observatory Pecný,GOP)研究所的战略合作，双方建立了定期访问机制。