同濟大學李博峰教授團隊受自然基金委自助項目“ GNSS高精度定位品質控制理論與方法 ”被作為典型案例

本文内容轉載自微信公衆号： TJGNSS團隊，版權歸原作者及刊載媒體所有，所刊載内容僅供交流參考使用，不代表本刊立場。

科研選題是科技工作首先需要解決的問題。國家自然科學基金委員會（以下簡稱自然科學基金委）高度重視科學問題凝練工作，先後實施了明确資助導向、完善面向科學前沿和國家重大需求的科學問題凝練機制等一系列改革舉措。為了通過總結和宣傳大陸科學家凝練科學問題的成功經驗，從理念和方法上給科研人員以啟迪和信心，引導科技界更加自覺地探索和運用科學方法不斷提升凝練科學問題的能力和水準，自然科學基金委組織開展凝練科學問題案例編寫工作。

同濟大學李博峰教授團隊受自然基金委自助項目“GNSS高精度定位品質控制理論與方法”被楊元喜院士作為典型案例。以下是案例的具體細節。

1. 問題來源

随着大陸北鬥導航系統全球組網的完成、多頻多模全球導航衛星系統（GNSS）的不斷發展，衛星導航定位技術在智慧城市、智能交通和無人駕駛等領域得到了廣泛應用。毋庸置疑，高精度是目前GNSS定位技術發展的趨勢，也是諸多位置服務産業發展的基礎，是以，提升GNSS定位性能是推動高精度位置服務産業縱深發展的關鍵。

目前GNSS定位技術尚未建立完備的自身可信度理論體系，換言之，大多GNSS定位系統缺少可信度名額，或者可信度名額不完善，缺少理論支撐。是以，目前GNSS定位結果的可信度理論不完備，制約了GNSS高精度定位的深度應用。

2. 将實際應用需求轉化為科學問題的思考、探索過程

目前GNSS定位精度的評估是在自身參考架構下與外部參考值進行對比統計得到的，并非實際應用環境中定位輸出的精度，是以無法客觀地表征系統目前的定位性能。其理論原因是系統輸出定位結果的協方差矩陣失真，精度名額虛假偏高，導緻實際應用中存在較大的棄真和納僞錯誤，是以亟須建立定位系統自身的可信度完備理論，進而提供定位結果的真實協方差矩陣。

深入分析其理論根源，定位結果協方差矩陣不可信的原因是GNSS定位中采用的随機模型不準确和資料異常處理不精細。具體地，未充分顧及信号精度的多樣性、信号在時間域和空間域的相關性、信号的幹擾衰減、複雜環境下的多路徑效應、接收機信号處理異常、電離層和對流層擾動、非視距誤差、濾波模型失效等綜合因素。是以，提升定位可信度的關鍵在于解決GNSS定位中的品質控制問題。

3. 研究大學學問題過程中的創新點

采用從局部到整體的系統性思維，将品質控制分為函數模型增強、随機模型優化、整數品質控制、非模型誤差處理四個方面。

研究多頻多系統GNSS頻間系統間偏差穩定性限制、定位場景感覺限制的增強函數模型；研究随環境誤差耦合的自适應多頻多系統随機模型；研究多備選整數解的全機率權重方法及其對應的定位解的精度評定；研究非模型誤差診斷以及分類補償關鍵。

最終，建立高精度定位的全過程品質控制理論和方法體系。其中，創新性地運用多元假設檢驗的全機率整數估計理論，避免二進制假設檢驗的風險；将觀測擾動和異常歸為非模型化誤差，建構非模型化誤差的診斷和補償理論。

4. 研究大學學問題的意義

通過完善GNSS高精度定位品質控制理論與方法，提高GNSS定位精度名額的可信度，提升GNSS高精度位置服務的可靠性和性能，推動GNSS應用的深度，重點推動解決智能交通和無人駕駛等空間資訊領域的風險控制，實作空間位置資訊應用的自主安全可控。

可信度問題是大地測量觀測解算的共性難點問題，也是一個複雜的多要素耦合影響的難點問題，特别是随着空間大地測量技術應用不斷深化和實時動态高精度需求的增大，對可信度的要求愈加迫切。是以，項目的研究抛磚引玉，推動解決衛星大地測量和導航領域的可信度理論認知不深、手段缺少和方法不足等問題，填補目前GNSS定位結果的可信度名額缺失或失真的缺陷。

GNSS高精度定位品質控制理論與方法是GNSS技術高品質、高可靠應用的基礎。解決GNSS定位品質控制問題，提升GNSS定位可信度不僅是對該領域可信度共性問題的有益探索，對拓展GNSS高精度位置服務也非常重要，尤其在航空飛行、無人駕駛、智能交通等領域，高精度定位的可信度是使用者關注的重點。是以，“GNSS高精度定位品質控制理論與方法”具有很強的應用需求。

GNSS定位是通過測定信号傳播時間計算距離再進行定位的。信号發播源、傳播過程以及接收端都會産生誤差，導緻觀測模型不能可靠地描述觀測與待估參數之間的關系。此外，其“可信度”名額的“不可信”問題是制約GNSS高精度位置服務整體性能提升的瓶頸，也是影響GNSS在地球科學反演邊值條件嚴密性和可靠性的重要因素。要實作GNSS精确定位以及可信度的精确評估，必須建構精準、完備的GNSS品質控制方法。GNSS品質控制方法可以從函數模型增強、随機模型優化、整數品質控制和非模型誤差處理四個方面尋求創新和突破。

該案例首先闡述了GNSS高精度定位服務于國家需求，是“需求牽引”型項目；接着點明研究中“瓶頸”—提升定位可信度，分析了其制約因素，提出了解決途徑，并提煉出項目的科學目标和創新點。該案例科學問題清晰，研究思路和方法邏輯嚴密，具有很強的科學性和可讀性。

案例點評人：西安測繪研究所 楊元喜

初審：張豔玲複審：宋啟凡

終審：金 君

資訊