病态非线性观测模型的参数估计及精度评定

本项目研究病态非线性观测模型的参数估计及精度评定方法，并将理论成果用于卫星重力反演，GNSS快速定位等病态大地测量模型。理论研究主要包括：1）病态非线性观测方程正则化算法的估计准则及其最优估值的解算方法；2）非线性观测方程验后精度的估计方法，参数估值的均方误差以及以均方误差最小为准则的正则化参数计算方法；3）线性化误差小且能避免收敛缺陷的线性化方法。应用研究主要包括：1）卫卫跟踪数据反演重力场时的参数化方式、线性化方法及参数估计方法；2）GNSS快速定位等病态非线性大地测量模型解算。本项目采用区间数学和非线性规划相结合的方法，求解病态非线性观测方程正则化算法的全局最优估值，采用数值方法或偏差改正后的残差估计无偏的单位权方差，由非线性误差传播计算参数估值的精度；基于本项目的参数化与线性化方法，反演相应的重力场模型；以及本项目的正则化解法用于GNSS快速定位等病态非线性大地测量观测模型的解算。

本项目围绕病态非线性观测模型的参数估计与精度评定理论，及其在卫星重力反演、GNSS定位以及大地测量基准转换中的应用开展研究。项目的主要贡献为：1）提出了病态与非线性观测方程的偏差改正算法与验后精度估计的数值方法，并分别以GOCE卫星重力反演模拟数据和整体最小二乘模拟与实际数据验证方法的正确性；2）提出以卫星几何轨道为初值线性化卫星重力反演病态非线性观测方程的算法，及其避免收敛缺陷的迭代策略，并用GRACE重力卫星实测数据进行了验证；3）提出了大地测量基准的非线性无缝转换模型，并利用模拟和我国大地控制网与GPS控制网的实际数据进行了验证；4）提出了对流层与高程参数高度相关时病态GNSS定位模型的正则化算法；给出了病态GNSS定位模型多个备选假设下的最小可探测粗差及其三类错误概率；分析了三频GNSS导航定位的性能，以及GNSS/INS组合定位的性能。应用本项目的理论研究成果改进了短弧法和平均加速度法的重力反演模型，完善了课题组的卫星重力反演软件，并利用2003年至2011年的GRACE卫星重力实测数据，解算了一组60阶次的月时间分辨率重力场模型与160阶次的静态重力场模型，时变重力场模型的精度与国际最新公布的RL05时变重力场模型一致；该时变与静态重力场模型已经被国际全球重力场模型中心向全球用户公布。应用本项目理论成果改进了GNSS定位软件，实现了亚厘米级精度的长距离GNSS实时定位。.本项目研究成果发表了13篇SCI刊物论文，5篇EI刊物论文，8篇其他核心刊物论文，并将出版1本专著；项目资助参加国际会议16人次，作口头报告12人次；参加国内会议14人次，培养9名硕士生。项目主要参加者李博峰获2012年全国百篇优秀博士论文提名和上海市优秀博士论文，杨玲获2013年上海市优秀硕士学位论文，李博峰入选2013年全国青年千人计划学者。项目参与者还获得其他各种奖励4人次。