GPS精密定位定轨后处理算法与实现

卫星精密定轨是卫星对地观测技术发展和应用的基础,没有先进的定轨技术和相应的软件保证获得高精度轨道,就不可能进行精密定位和开拓其它领域的应用。我国卫星定位技术的应用已有20多年的历史,但是目前卫星精密定轨、定位软件还主要依靠引进的软件,这种依赖国外软件的状况很难取得突破性的创新成果。只依靠国外软件已无法满足我国快速发展的卫星计划的实际需要,也不利于国防安全的保障,所以应尽快开发具有我国特色和自主知识产权的卫星精密定位定轨软件系统。 卫星精密定位定轨研究实际包含两部分的内容,一部分是利用原始观测数据进行地面站间基线单天解和单天轨道确定;另一部分是后处理部分,即利用单天解的轨道和基线处理结果进行多种参数联合估计和轨道综合。高精度定位定轨后处理的数据源包括轨道参数、各类地球动力学模型参数、站坐标参数、站速度参数、对流层参数、整周模糊度参数乃至卫星和接收机参数等,各类参数具有复杂的函数相关性和误差相关性,处理起来比较复杂。 本文研究的内容主要涉及卫星精密定位定轨研究的后处理部分,主要是研究利用单天解的轨道和基线处理结果进行多类参数(测站坐标参数、测站速度参数、地球自转参数、定轨参数等)的联合估计和轨道综合问题,在此领域国内尚没有开展系统性的研究。本论文研究的成果和内容具体包括: (1)提出利用SINEX(Solution INdependent EXchange Format)文件作为GPS精密定位定轨后处理的主要输入文件,讨论了SINEX文件结构及其与法方程的相互转换问题。SINEX文件作为数据解文件的标准格式,包含GPS、VLBI、SLR等所提供的基线解算或者是网平差后的点位坐标、点位协方差、点位先验坐标、点位先验方差信息,可以通过SINEX文件恢复法方程,通过法方程叠加实现多期、多类、多子网数据的联合处理。 (2)在分析基于基线模式的常用的GPS网平差模型的基础上,提出直接以所涉及的测站坐标信息、地球自转参数信息等为观测量的基于坐标模式的广义网平差模型。分析了基于基线模式和基于坐标模式的模型之间的相互联系和区别,总结了基于坐