基于原始观测值的多GNSS多频统一处理理论与方法

With the development of Golal navigation satellite system,Multi-GNSS and Multi-signals is an important property and advantage. Above all,only the advanced GNSS data integrated processing theory and methods will ensure that GNSS users take this advantage. At present,the constellation of chinese Beidou satellite navigation region system has possessed the condition of three frequency observation, and IGS is also developping IGS-MGEX plans. In that case, precise GNSS data processing theory, aggiritom and software based on the double frequency urgently need to be extended and innovated, and domestic and international research institutes including IGS organization haven't put forward complete solutions. This investigation aims at studying deeply such key points as multi-GNSS and multi-frequency biases, ionospheric delay solution, integer property of un-difference phase ambiguity and the robust estimation of large and complex estimation system, etc.On the above basis, the project will construct a unified GNSS processing method based on zero difference and zero combination observations under the multi-GNSS multi-signals condition,and achieve the goal of integrated one-step processing with all kinds of observations(which is indepent of navigation system，receiver，frequency and code type) and maximum parameter information（such as positions、clock offset、GNSS baises、ionospheric delay,etc.）. Finally,a multi-GNSS multi-frequency precise data processing software will be developed on basis of PANDA software platform.

多GNSS多信号是全球卫星导航系统发展的重要特征与优势，先进的数据融合处理是充分发挥这一优势的重要保证，也是瓶颈问题之一。目前，我国北斗区域卫星导航系统已具备全星座三频观测，IGS正在开展多GNSS试验计划（IGS M-GEX），因此，急需延伸与革新现有以GPS双频观测为基础建立的高精度GNSS数据处理体系，包括IGS在内的国内外研究机构都尚未提出完整的解决方案。本课题旨在研究解决多系统多频时标偏差、先进的多频处理方法(包括电离层延迟与模糊度处理)、大型复杂估计系统稳健估计等关键问题；构建多GNSS多信号条件下，基于原始观测值的非差非组合GNSS统一处理理论；实现灵活融合观测系统中各类观测值（不限于系统、测站、接收机、频率、码类型等）、最大限度保留待估参数信息（位置、钟差、各类系统偏差、电离层延迟等）、一步求解的严密处理方法；在PNADA软件基础上，研制GNSS非差非组合多频数据处理软件。

多GNSS多信号是全球卫星导航系统发展的重要特征与优势，传统的以GPS双频观测值为基础建立的高精度数据处理理论方法、算法模型及软件系统，已不能完全满足多系统多频高精度数据处理的要求，包括IGS组织在内的国内外研究机构都尚未提出完整的解决方案。在此背景下，本项目研究构建基于原始观测值的非差非组合GNSS统一处理模型与处理软件，满足融合各类导航系统、涵盖不同频率信号、兼顾多样化应用的高精度数据处理要求。.项目的主要研究内容与重要结果：系统地研究了GNSS系统间偏差（ISB）、频率间偏差（IFB）、码间偏差（ICB）、初始相位偏差（FCB）时变特性以及卫星钟差物理特性，发现了北斗卫星伪距存在与高度角相关的系统性偏差，并建立了精确改正模型；构建了基于原始观测值的非差非组合GNSS统一数据处理模型，适用于不同系统、不同频率、不同调制模式观测量的统一处理，实现了北斗/GPS/GLONASS/Galileo四系统单频、双频深度融合精密单点定位处理，收敛速度相较于GPS单系统提升约60%；提出了适用于统一数据处理模型的模糊度整数特性恢复的迭代约束算法，首次实现了北斗三频非差模糊度固定；基于空间统计学理论建立了单站电离层时空约束模型，提出了顾及频间约束、时空变化约束，先验改正信息的非差非组合电离层延迟处理算法，实现区域电离层改正精度优于1 TECU；提出了顾及计算资源的访存比的分块QR分解方法，实现数值稳定性高、可扩展性强的GNSS大型矩阵优化处理，效率提高近20倍；研制了分布式GNSS数据处理软件系统，实现测站坐标位置、卫星轨道、钟差、各类时标偏差及电离层延迟等产品的统一处理。 .项目成果发展了以双频无电离层组合观测值为基础的传统精密定位处理理论方法，对完善GNSS高精度数据处理理论体系具有重要的科学意义，为多频GNSS特别是三频北斗高精度数据处理应用提供基础理论支撑。研究成果在《Journal of Geodesy》、《GPS Solutions》、《Advances in Space Research》等国内外权威期刊发表论文31篇，其中SCI论文23篇，引用114次，ESI高被引论文2篇。