基于双频GPS的分布式InSAR编队星间基线高精度确定

分布式InSAR卫星系统将卫星编队技术与InSAR技术相结合，是一种具有巨大潜力的新概念雷达体制。为了获得高质量的地理信息产品，该系统对星间基线的测量精度要求尤为苛刻，达到了1mm量级，拟通过星载双频GPS差分测量来获得。在编队飞行的动态环境下，高精度对编队星间基线测量提出了挑战，难以直接实现，实际中需要结合数据处理方法的创新来解决这个问题。本项目研究基于双频GPS的分布式InSAR编队星间基线高精度确定技术，重点攻关星载双频GPS小周跳探测、长基线情况下的整周模糊度固定以及高精度星间相对动力学轨道建模等关键技术，为分布式InSAR编队星间基线确定以及其它编队飞行任务提供基础理论支撑；并针对我国自主研制的星载双频GPS接收机，开发一套具有自主知识产权的编队星间基线高精度确定软件平台，验证核心关键技术的正确性和有效性，为分布式InSAR系统提供所需要的高精度星间基线估计值。

项目研究基于双频GPS的分布式InSAR编队星间基线高精度确定技术，取得的主要进展包括：小周跳探测方法研究，提出了基于CUSUM算法的小周跳探测方法和基于先验动力学轨道的观测数据再编辑方法，提高了小周跳探测能力；研究星载双频GPS相位历元差缩减动力学定轨方法，解决了高维矩阵计算问题，达到了与相位非差方法相当的定轨精度，又避免了相位非差方法易受周跳和模糊度影响的缺点；研究GPS接收天线“绝对”相位中心自校准技术，分析不同方向的接收天线相位中心误差的特性、对定轨结果影响机理以及估计的可行性，通过天线相位中心误差在轨估计与补偿试验，卫星绝对定轨结果精度得到显著提高；研究长基线情况下的整周模糊度固定及正确性校验方法，利用宽巷和窄巷组合来固定模糊度的方法，GRACE双星模糊度固定成功率达到85%；研究高精度星间相对动力学轨道建模技术，通过两颗卫星绝对轨道动力学模型作差来获得高精度星间相对轨道动力学模型，并引入分段线性样条函数描述经验加速度，补偿未被建模的摄动项；结合BDS系统的最近进展，研究分析了星载BDS精密确定低轨卫星绝对和相对轨道能力；自主研发了一套星载双频GPS精密定轨软件NUDTTK，对GRACE单星绝对定轨三维精度达到5cm左右，双星基线解算KBR校核精度达到1.01mm。受基金资助取得的成果主要包括：共发表学术论文12篇，其中SCI检索6篇，EI检索3篇；撰写学术专著 1 部；获得军队科技进步奖2 项；培养博士研究生4人，硕士研究生1人；组织国际会议1次，邀请国际专家来校学术交流3次，参加国内外学术会议5次、出国访问学术交流2次。